关于 C 中的 switch{} 情况？

Question

我正在阅读一些 C 语言 文本。文中说 switch{} case 只能接受整数类型。

我只是好奇为什么 switch{} case 不接受其他类型，例如 float 或 string。这背后有什么原因吗？

多谢。

Answer 1

当有多个选项时，开关可能是最佳选择。编译器可以警告您重复的情况，如果您使用枚举，好的编译器会警告您未处理的值。

作为一个好的实践，浮点数/双精度数不应该测试相等性，“if(f = 3.141516)”会让人头疼，“const float kEpsilon = 1e-5;”然后使用“if(fabs(f - 3.141516) < kEpsilon)”
选择与您的问题相关的 epsilon 值。内联函数或宏可能有助于以更具可读性的方式编写此内容。

Answer 2

我们不能在开关盒中使用浮动。这是因为浮动不精确。你永远不知道这个数字实际上会是多少。

Answer 3

你必须思考“如何将这段 C 代码转换为汇编语言？”。

switch 条件只是某种棘手的 JMP 指令，顺便说一句，它需要在编译之前对案例进行排序（我猜编译器会对您的案例进行排序），但我不太确定。

例如，在 php 中，您可以使用字符串进行 switch{} 操作，这可能会使用某种二分搜索（它首先查找第一个字符等），就像地图一样。

您必须了解编译语言是生成“相当好的”汇编代码的某种方式，但这并不意味着它会比您仅用汇编语言编写程序更好。

使用像 C 或 C++ 这样的语言，您将能够快速编写程序，并且您的编译器将能够进行琐碎的优化，但看在上帝的份上，使用编程语言时要温和，先考虑一下程序的大局，然后不要忘记语言只是工具，它们并不神奇：如果你忘记了基本的低级行为，你就完蛋了。

Answer 4

简而言之，整数类型很容易比较，而且比较速度非常快。 C 中的浮点类型无法可靠地进行比较。我不认为 C 有 String 类型，但是字符串比较起来很慢...你必须比较字符数组...慢。相信一定会有人给你更完整、更科学的答案。

Answer 5

好吧，由于舍入误差，浮点值的比较并不可靠，并且 C 默认情况下不支持字符串比较（仅通过函数 strcmp 例如）

->编译器无法自动确定比较方法。

Answer 6

浮点值通常不能直接比较

x = 1 / 3.0;
switch (x) {
  case 0.3333: /* ... */; break;
  case 0.333333333875634875634: /* ... */; break;
  case 0.333333333784532452321: /* ... */; break;
  case 0.333333333847632874632: /* ... */; break;
  default: break;
}

与字符串相同 (no strcpy(buff, "foobar"); if (buff == "foobar") /* ... */;)

Answer 7

我会回答一个问题：为什么使用 switch 语句而不是 if...else if？

令人惊讶的是，许多程序员从不问这个问题，而是将 switch 视为某些东西语言中必须存在的基础知识。那不是真的！您可以编写任何类型的 C 程序，而无需使用 switch。严格来说，switch 是一个冗余功能。

那么为什么要使用它呢？

可读性并不是原因。 switch 实际上比 if-else 的语法更糟糕、更不直观。 switch 内部需要break 语句，switch 奇怪的语法规则允许在另一个case 的本地范围内声明一个case，即默认值的任意位置。

switch 不仅可读性较差，而且比 if-else 更容易出现错误。被遗忘的中断是最明显的危险，它导致软件中出现数百万个难以发现的错误。

反对 switch 更具可读性的另一个更明显的论点是这个“裸骨”代码：

if (A)
{
}

else if (B)
{
}

else if (C)
{
}

else
{
}


switch(something)
{
  case A:
  {
    break;
  }

  case B:
  {
    break;
  }

  case C:
  {
    break;
  }

  default:
  {
    break;  
  }
}

上面的 if 和 switch 在语法和功能上是等效的，并且应该编译为完全相同的机器代码。以下是此示例 switch 的统计信息，

         if-else  switch
Symbols    33       65        // Not counting the expressions
Lines      12       19        // Not counting empty lines

需要更多代码才能获得相同结果，因此必须将其视为比 if-else 可读性较差。

在你开始争论 switch 看起来更像一个表而不是 if-else 之前，这都是关于代码格式化的，并且是无关紧要的。标准中没有任何内容阻止您编写这样的代码：

if      (A) {}
else if (B) {}
else if (C) {}
else        {}

switch(something)
{
  case A:   { break; }
  case B:   { break; }
  case C:   { break; }
  default:  { break; }
}

如果您希望使用某种最小的类似表格的语法，我会认为这两种形式都是可读的。

当然，出于审美、迷信或宗教原因，应该使用 switch 来提高可读性，但我宁愿将这种偏离主题的讨论留给非编程相关的网站。

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所以 switch 的安全性和可读性都比 if-else 差。那么剩下的可能对程序员有吸引力的是效率。具有必须由程序测试的 n 个案例的程序员肯定希望有一些东西可以尽快搜索正确的案例。以线性方式检查所有情况是一个坏主意。

您可能知道，通过将 if-else 或 switch 实现为函数指针数组，可以对 if-else 或 switch 进行大量优化：

typedef void (*Func_t)(void);

const Func_t cases [N] = { ... };
cases[i]();

这种彻底的优化通常正是编译器在遇到 switch 语句时所做的事情。然而，这种优化只有在所有情况都是相邻整数的情况下才能完成。如果它们不相邻，则可以通过 const 查找表创建邻接关系。

但如果case不是整数类型，则无法进行上述优化。如果它们是浮点数、字符串或其他东西，则没有明智的方法来优化代码。

因此，至少在我的书中，switch 仅出于此目的而存在：它使编译器更容易创建比 if-else 更有效的代码。因此，它与关键字 inline、register 等属于同一类别，这也使编译器更容易优化代码。

Answer 8

C的语言哲学是所见即所得。没有隐藏机制。这实际上是该语言的强大优势之一。

切换整数涉及预期的分支，而比较浮点和字符串会产生隐藏成本。

Answer 9

经典的原因可能是对于整数值的“决策表达式”，可以进行非常好的优化。

基本上，您可以将 case 语句列表映射到包含地址的表，然后根据值直接跳转。显然，对于浮点数和字符串来说这是行不通的。

在 GCC 中，您可以使用 some 手动执行此操作像这样的扩展：

const char * digit_name(int d)
{
  const void * handlers[] = { &&zero, &&one, &&two, &&three, &&four,
                              &&five, &&six, &&seven, &&eight, &&nine };
  goto *handlers[d]; /* Assumes d is in range 0..9. */

zero:  return "zero";
one:   return "one";
two:   return "two";
three: return "three";
four:  return "four";
five:  return "five";
six:   return "six";
seven: return "seven";
eight: return "eight";
nine:  return "nine";
 return NULL;
}

这通常称为“计算的转到”，并且应该清楚如何将 switch 基本上编译为非常相似的东西。打开表达式的严格定义会有所帮助，例如使用enum。

此外，C 在语言级别上并没有太多字符串的概念。