جملة switch في ++C: الحالات والانسياب وbreak

ما الغرض من switch

تقارن جملة switch قيمة واحدة بقائمة من الخيارات الثابتة وتنفّذ الفرع المطابق. وعندما تجد نفسك تكتب سلسلة طويلة من if/else if تختبر المتغير نفسه مرارًا مقابل ثوابت مختلفة، فإن switch يعبّر عن هذا القصد بوضوح أكبر، وغالبًا ما يُترجم إلى جدول قفز أسرع.

وهو لا يجري سوى فحوص المساواة مقابل ثوابت تُعرف وقت الترجمة على قيمة شبيهة بعدد صحيح. ولا يستطيع اختبار المجالات، أو مقارنة السلاسل النصية، أو دمج الشروط. ولأيٍّ من ذلك، ابقَ مع if/else.

switch الأساسي

تعطي switch قيمةً، ثم تعدّد تسميات case للقيم التي تهمّك. وينتهي كل فرع بـ break:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int day = 3;

    switch (day) {
        case 1:
            cout << "Monday" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "Tuesday" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "Wednesday" << endl;
            break;
        default:
            cout << "Some other day" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

تتطابق القيمة 3 مع case 3:، فتُطبع "Wednesday" ويقفز break خارج الـ switch. وفرع default هو الفرع الجامع؛ يُنفَّذ حين لا تتطابق أي حالة case. وهو اختياري، لكن ضمّنه ما لم تكن متأكدًا أن كل قيمة مُعالَجة.

لاحظ أن تسميات case ثوابت مجردة يتبعها نقطتان رأسيتان، لا شروط. فتكتب case 3:، ولا تكتب أبدًا case day == 3:.

break والانسياب

هذا أهم مزلق في switch في ++C. بعد أن تتطابق إحدى الحالات، لا يتوقف التنفيذ عند الحالة التالية، بل يستمر مباشرةً حتى يصل إلى break أو إلى القوس المعقوف الختامي. انظر ما يحدث حين تغيب جُمل break:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int level = 1;

    switch (level) {
        case 1:
            cout << "one" << endl;
        case 2:
            cout << "two" << endl;
        case 3:
            cout << "three" << endl;
        default:
            cout << "done" << endl;
    }

    return 0;
}

قد تتوقع طباعة "one" فقط، لكن تُطبع الأسطر الأربعة جميعها؛ إذ يؤدي التطابق مع case 1: إلى الدخول في الـ switch هناك ثم الانسياب عبر كل التسميات أسفله. أضِف break; بعد كل فرع تحصل على السطر الوحيد الذي أردته. ونسيان break هو المصدر الكلاسيكي لأخطاء «لماذا ينفّذ الـ switch لديّ شيفرة أكثر من اللازم؟».

انسياب مقصود لتجميع الحالات

ليس الانسياب خطأً دائمًا؛ بل هو الأسلوب المتعارف عليه لجعل عدة حالات تتشارك جسمًا واحدًا. اترك الحالات فارغة (بلا جُمل ولا break) فتنساب جميعها إلى الكتلة التالية:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char grade = 'B';

    switch (grade) {
        case 'A':
        case 'B':
        case 'C':
            cout << "Pass" << endl;
            break;
        case 'D':
        case 'F':
            cout << "Fail" << endl;
            break;
        default:
            cout << "Invalid grade" << endl;
    }

    return 0;
}

تصل 'A' و'B' و'C' جميعها إلى سطر "Pass" نفسه، لأن أول حالتين فارغتان وتنسابان إلى الثالثة. وهذا نظيف ومقصود. أما حين تقصد فعلًا الانسياب بعد تنفيذ بعض الشيفرة، فوثّق ذلك بتعليق، أو في ++C17 وما بعده استخدم السمة [[fallthrough]];، التي تخبر المترجم «نعم، قصدت هذا» وتُسكِت تحذيرات الانسياب.

switch على enum

ينسجم switch بطبيعته مع enums، لأن الـ enum هو بالضبط «واحدة من مجموعة ثابتة من القيم». كما يمكن للمترجمات أن تحذرك إذا نسيت معالجة أحد عناصر التعداد:

#include <iostream>
using namespace std;

enum class Direction { North, East, South, West };

int main() {
    Direction d = Direction::East;

    switch (d) {
        case Direction::North:
            cout << "Heading up" << endl;
            break;
        case Direction::East:
            cout << "Heading right" << endl;
            break;
        case Direction::South:
            cout << "Heading down" << endl;
            break;
        case Direction::West:
            cout << "Heading left" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

مع enum class ذي النطاق، عليك تأهيل كل تسمية (Direction::East). ولأن كل عناصر التعداد مغطّاة، فلا حاجة إلى default، وكثير من المترجمات سيحذّرك إن أضفت لاحقًا اتجاهًا خامسًا ونسيت إضافة حالته. هذه المساعدة من المترجم سبب وجيه لتفضيل switch على سلاسل if/else مع التعدادات.

مزلق: التصريحات داخل حالة case

لا يمكنك التصريح عن متغير بقيمة ابتدائية داخل حالة وجعله مرئيًا عبر بقية الحالات دون حصره ضمن نطاق. وهذا خطأ ترجمة شائع:

switch (x) {
    case 1:
        int n = 10;   // خطأ: القفز إلى case 2 يتجاوز هذا التهيئة
        cout << n;
        break;
    case 2:
        cout << "two";
        break;
}

يرفض المترجم ذلك لأن الانسياب إلى case 2: سيقفز فوق تهيئة n بينما لا يزال n ضمن النطاق. والحل هو تغليف جسم الحالة بأقواس معقوفة خاصة به، فتمنح المتغير كتلة مستقلة:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 1;

    switch (x) {
        case 1: {
            int n = 10;   // الآن محصور في هذه الكتلة — لا بأس
            cout << n << endl;
            break;
        }
        case 2:
            cout << "two" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

كلما احتاجت حالة case إلى متغيرها المحلي الخاص، فامنحها أقواسًا معقوفة. وهذا يمنع أيضًا تسرّب المتغير إلى الحالات أسفله.

التالي: حلقة for

تتيح switch وif لبرنامجك أن يختار أيّ شيفرة يُنفّذ مرةً واحدة. لكن كثيرًا من العمل يعني فعل الشيء نفسه مرات عديدة: العدّ، والمرور على قائمة، والتكرار حتى يتغير شرط ما. وحلقة for هي أداة العمل الأساسية لذلك، وهي الصفحة التالية.