Оператор выбора

Для создания ветвления в программе можно использовать конструкции на else if, но если нужно создать ветвление по значению переменной, которая принимает известный набор значений - лучше использовать оператор выбора - switch.

Оператор switch #

В общем виде он выглядит так:

switch (значение) {
    case вариант1:
        // код
        break;

    case вариант2:
        // код
        break;

    case вариант3:
        // код
        break;

    default:
        // код
        break;
}

Оператор перейдёт к коду под меткой с вариантом, который совпадает со значением. Если такого варианта нет - выполнится код под меткой default. Особенности и требования:

• switch принимает целочисленные значения и перечисления enum
• case может быть только целочисленной константой, известной на этапе компиляции
• case не должны повторяться
• default (по умолчанию) будет выполнен, если не найдётся нужный вариант. Необязательная метка

break #

Оператор break (прерывать) позволяет покинуть тело switch в конце метки или в любом другом месте:

int var;

switch (var) {
    case 0:
        if (условие) break;
        // ...
        break;

    case 1:
        break;
}

Fallthrough #

Если не ставить break в конце кода метки - программа перейдёт к выполнению кода следующей по порядку метки, этот переход называется fallthrough (провал) - из одной метки в другую. Провал можно использовать для создания сложных конструкций:

int var;

switch (var) {
    case 0:
        // выполнить, если var == 0
        break;

    case 1:
        // выполнить, если var == 1
        break;

    case 2:
        // выполнить, если var == 2
        // fall

    case 3:
        // выполнить, если var == 2 или var == 3
        // fall

    case 4:
        // выполнить, если var == 2, var == 3 или var == 4
        break;
}

Но если просто "забыть" поставить break - программа будет работать некорректно!

Область видимости #

Код между метками имеет общую область видимости, так как по сути находится внутри одного блока кода. Это означает, что нужно очень аккуратно работать с локальными переменными:

int var;

switch (var) {
    case 0:
        int a;
        break;

    case 1:
        int a;  // ошибка компиляции, такая переменная уже есть выше
        break;
}

Более того, вот такой код некорректен:

int var = 1;

switch (var) {
    case 0:
        int a = 1;
        break;

    case 1:
        // foo(a);
        a = 2;
        break;
}

Здесь в кейсе 1 используется переменная, объявленная в кейсе 0. Внутри кейса 1 она существует в памяти, но не инициализирована - содержит "случайное" значение. Данный код имеет неопределённое поведение - он может компилироваться/не компилироваться на разных версиях и настройках компилятора (в любом случае должен выдать предупреждение), может скомпилироваться и просто не работать - например кейс 1 вообще не будет выполняться или компилятор его просто вырежет.

Для решения всех проблем достаточно обернуть код под меткой в блок {} - это скроет локальные переменные от остальных кейсов:

switch (var) {
    case 0: {
        int a;
        } break;

    case 1: {
        int a;
        } break;
}

Скорость работы #

Логика switch-case похожа на цепочку if-else, но компилятор может реализовать её по-разному: таблицей переходов, деревом сравнений или обычной последовательностью проверок. Выбор зависит от количества и плотности значений case, настроек оптимизации и платформы. Это приводит к тому, что конструкция на switch-case может выполняться сильно быстрее, чем голый if-else: в цепочке сравнений проверяется каждое условие (чем дальше верное условие - тем медленнее выполняется весь блок), а оптимизированный switch может буквально "выбрать" результат за одинаковое и фиксированное время.

Диапазон значений в case #

В GCC и Clang варианты для case можно задавать диапазоном значений. Это нестандартное расширение, которое может не работать в другом компиляторе:

switch (a) {
    case   0 ... 100: b = 1; break;
    case 101 ... 200: b = 2; break;
    case 201 ... 300: b = 3; break;
    case 301 ... 400: b = 4; break;
    case 401 ... 500: b = 5; break;
    case 501 ... 600: b = 6; break;
}

Этот пример равносилен конструкции на if-else:

if (a >= 0 && a <= 100) b = 1;
else if (a <= 200) b = 2;
else if (a <= 300) b = 3;
else if (a <= 400) b = 4;
else if (a <= 500) b = 5;
else if (a <= 600) b = 6;

Switch + enum #

Довольно частый сценарий использования switch - разбор и реакция на значение переменной, которая получила своё значение где-то в другом месте программы. Например - обработка текущего режима, который выбран кнопкой:

enum Modes {
    Mode1,
    Mode2,
    Mode3,
};

Modes mode;

// ...

switch (mode) {
    case Modes::Mode1:
        break;

    case Modes::Mode2:
        break;

    case Modes::Mode3:
        break;
}

Здесь есть особенность: если в "кейсах" перечислены не все константы из enum, то компилятор может выдать предупреждение, что обработаны не все варианты. Чтобы скрыть предупреждение, достаточно указать default:

switch (mode) {
    case Modes::Mode1:
        break;

    default:
        break;
}

Дополнительно #

Полезные страницы #

• Набор GyverKIT – наш большой стартовый набор Arduino, продаётся в России
• Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress
• Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту (alex@alexgyver.ru)
• Поддержать автора за работу над уроками