Switch ステートメントの奇妙さ

導入

C の switch ステートメントの文法は次のとおりです。

        switch ( expression ) statement

C++ は C のスイッチを継承し、オプションの init-statement を追加する機能を追加しましたが、それはこの記事の中心ではありません。

そこにないことに注意してください。ケースやデフォルトについては言及されていません。 これらは文法の他の場所で指定されます。 これは、switch ステートメントの正しさが構文上ではなく意味上で強制されることを意味します。 この結果、ステートメント:

1. 任意のステートメントを使用できます。
2. 他のステートメントとまったく同じとして扱われます。
3. 0 個以上の case ラベルと、最大 1 つのデフォルト ラベルを含めることもできます。

フォールスルー

C の物議を醸す機能の 1 つは、switch ステートメント内で、ケースが次のケース (存在する場合) に「フォールスルー」することです。 たとえば、変数 c の値が「a」の場合、次のようなコードになります:

switch ( c ) {
    case 'a':
        printf( "apple\n" );
    case 'b':
        printf( "banana\n" );
}

は apple と バナナを出力します。これは、'a' を照合して apple を出力した後、実行は単純に 'b' のケースに「フォールスルー」するためです。 これは、上記の結果 #2 の奇妙な結果です。スイッチの外側では、連続するステートメントは自然に次から次へと「フォールスルー」するからです。ケース間の切り替え内では、これはほとんどの場合望ましくないことなので、break を使用できます (ループ、return、または goto 内の場合は続行)。

ほとんどのコンパイラでは、コードが次のケースに移行したときに警告を受けるようにリクエストできます。 C23 または C++17 以降では、 [[fallthrough]] 属性を含めて、フォールスルーが意図的であり警告しないことをコンパイラーに伝えることができます。

switch ( how_good ) {
    case VERY_GOOD:
        printf( "very " );
        [[fallthrough]];
    case GOOD:
        printf( "good\n" );
        break;
}

おそらく、フォールスルーが役立つ最も有名な例は、Duff のデバイスです。 詳細はそこで読むことができますが、要は次のようなコードです (最新の C で書き直されました):

void send( short *to, short const *from, size_t count ) {
    size_t n = (count + 7) / 8;
    switch ( count % 8 ) {
        case 0: do { *to = *from++;
        case 7:      *to = *from++;
        case 6:      *to = *from++;
        case 5:      *to = *from++;
        case 4:      *to = *from++;
        case 3:      *to = *from++;
        case 2:      *to = *from++;
        case 1:      *to = *from++;
                } while ( --n > 0 );
    }
}

は結果 3 の結果として完全に正当です。つまり、do ループがスイッチ内にあるため、すべての ステートメントに case ラベルを付けることができます。

単一のステートメント

switch を使用すると、ステートメント は常に 複合ステートメント、つまり {} で囲まれた一連のステートメントですが、単一の にすることもできます。 > ステートメント:

bool check_n_args( int n_args ) {
    switch ( n_args )              // no { here
        case 0:
        case 1:
        case 2:
            return true;
                                   // no } here
    fprintf( stderr, "error: args must be 0-2\n" );
    return false;
}

return true のステートメントが 1 つだけあるため、if、do、else、for、while の後に {} が必要ないのと同様に、{} も必要ありません。

上記は別の書き方であるという事実は別として:

    if ( n_args >= 0 && n_args <= 2 )
        return true;

(式が 1 回だけ評価されることを除いて) スイッチを含む 1 つのステートメントを使用する正当な理由はないため、それを行うことはお勧めしません。 これは、上記の結果 #1 の奇妙な結果にすぎません。

デフォルトでは最後ではありません

スイッチにデフォルトがある場合、それは常に最後にありますが、実際にはスイッチ内のどこにでも配置できます。

    switch ( n_args ) {
        default:
            fprintf( stderr, "error: args must be 0-2\n" );
            return false;
        case 0:
            // ...

パフォーマンスの観点からは、デフォルトの位置 (または実際にはケースの順序) は重要ではありません。 デフォルトを最後にしない唯一の技術的な理由は、次のケースに実行をフォールスルーさせたい場合です。 その他の理由は、純粋に文体上のものです。たとえば、最初に一般的なケースを処理し、次に特殊なケースを処理したい場合などです。

最初の訴訟前の陳述

最初のケースの前にステートメントを置くことも可能です。たとえば、

switch ( n_args ) {
        printf( "never executed\n" );
    case 0:
        // ...

そのようなステートメントは決して実行されません。 ほとんどのコンパイラはこれについて警告します。 私の知る限り、最初のケースの前にステートメントを置く理由はありません。

ただし、最初のケースの前に 宣言 があると、わずかに便利です。次に例を示します。

switch ( n_args ) {
        int i;
    case 0:
        i = f();
        // ...
        break;
    case 1:
        i = g();
        // ...
        break;
}

これは、変数が 1 つ以上のケースでスイッチの範囲内でのみ使用される場合に、わずかに役立ちます。 次のような変数は初期化しないでください。

switch ( n_args ) {
        int i = 0;  // WRONG: do _not_ initialize!
    // ...

変数が 宣言されていても、その初期化コードは 決して実行されないため (前の例の printf() が決して実行されないのと同じように)、コードは次のようになります。欺瞞的な。 代わりに、そのような変数を使用するたびに初期化する必要があります。

単純な宣言 (初期化なし) は実行可能コードではありませんが、一部のコンパイラーは依然として (誤って、私見ですが) それらについて警告します。 したがって、そのような宣言は役に立ちません。

本当にスイッチのスコープ内でのみ宣言が必要な場合は、宣言を最初のケースに入れるか、それを使用するケースにのみ入れることができます。 ただし、C23 より前では、ラベルの直後の宣言は許可されません:

switch ( n_args ) {
    case 0:
        int i;       // error (pre-C23)
        // ...

この制限を回避するには、ケースに {} を追加します。

    case 0: {
        int i;       // OK now (all C versions)
        // ...
    }

A break-able Block

If you have a long block of code that you want to jump to the end of, there are a few ways to do it:

1. A sequence of if-else statements; or;
2. A sequence of if-goto statements; or;
3. A do { ... } while (0) statement with breaks.

Each has its trade-offs. Another way would be:

#define BLOCK  switch (0) default:

void f() {
    BLOCK {
        // ...
        if ( condition_1 )
            break;
        // ... lots more code ...
    }

    // "break" above jumps here

Hence, it’s most similar to do { ... } while (0), but without having to put the while (0) at the end.

Conclusion

The apparent simplicity of the switch statement in C (and C++) is deceptive in that it allows several odd ways to write code using them, some useful, some not. The most useful is Duff’s device for loop unrolling.

以上がSwitch ステートメントの奇妙さの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。