C++ switch 语句：case、贯穿与 break

switch 是用来做什么的

switch 把一个值和一组固定的选项进行比较，然后执行匹配的那个分支。当你发现自己在写一长串 if/else if，反复拿同一个变量和不同的常量比较时，用 switch 能更清楚地表达这个意图，而且它常常会被编译成更快的跳转表。

它只能对一个类整数的值和编译期常量做相等性检查。它不能检查范围，不能比较字符串，也不能组合多个条件。遇到这些情况，请继续用 if/else。

基本的 switch

你给 switch 一个值，然后为你关心的值列出 case 标签。每个分支以 break 结尾：

#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;
}

值 3 匹配 case 3:，于是打印出“Wednesday”，然后 break 跳出 switch。default 分支负责兜底：没有任何 case 匹配时它就会执行。它是可选的，但除非你确定每个值都已处理，否则还是写上。

注意，case 标签是后面跟着冒号的常量，而不是条件。你要写 case 3:，绝不能写 case day == 3:。

break 与贯穿

这是 C++ 中关于 switch 最重要的一个陷阱。某个 case 匹配之后，执行不会在下一个 case 处停下，而是一路往下运行，直到遇到 break 或右花括号。看看缺少 break 语句时会发生什么：

#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;
}

你可能以为只会打印“one”。结果四行全都打印了出来：匹配 case 1: 后从那里进入 switch，然后贯穿下面的每一个标签。在每个分支后加上 break;，你就会得到想要的那一行。忘记 break 是“为什么我的 switch 执行了太多代码？”这类 bug 的经典来源。

有意贯穿来合并多个 case

贯穿并不总是错误，它是让几个 case 共用同一段代码的惯用方式。让这些 case 保持为空（没有语句，也没有 break），它们就都会流入下一个代码块：

#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;
}

'A'、'B' 和 'C' 都会落到同一行“Pass”上，因为前两个 case 是空的，会贯穿到第三个。这样写简洁，也是有意为之。如果你确实想在执行一些代码之后再贯穿，就用注释说明，或者在 C++17 及以后使用 [[fallthrough]]; 属性，它告诉编译器“没错，我就是这个意思”，并消除贯穿警告。

对枚举使用 switch

switch 和枚举天生搭配，因为枚举正是“一组固定值中的某一个”。如果你漏掉了某个枚举值，编译器还能发出警告：

#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;
}

使用有作用域的 enum class 时，每个标签都必须加上限定（Direction::East）。因为每个枚举值都已覆盖，所以不需要 default；而且如果你以后加了第五个方向却忘了加对应的 case，很多编译器都会发出警告。编译器的这份帮助，是处理枚举时优先选 switch 而不是 if/else 链的一大原因。

一个陷阱：在 case 中声明变量

你不能在一个 case 中声明带初始化器的变量，又不加作用域就让它在其他 case 中可见。这是一个常见的编译错误：

switch (x) {
    case 1:
        int n = 10;   // error: jump to case 2 bypasses this initialization
        cout << n;
        break;
    case 2:
        cout << "two";
        break;
}

编译器之所以拒绝它，是因为跳进 case 2: 会跳过 n 的初始化，而 n 此时仍在作用域内。解决办法是用一对花括号把这个 case 的代码包起来，让变量拥有自己的代码块：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 1;

    switch (x) {
        case 1: {
            int n = 10;   // now scoped to this block - fine
            cout << n << endl;
            break;
        }
        case 2:
            cout << "two" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

只要某个 case 需要自己的局部变量，就给它加上花括号。这样还能防止变量泄漏到下面的 case 中。

下一节：for 循环

switch 和 if 让你的程序选择执行哪段代码，而且只执行一次。但很多工作需要把同一件事做很多遍：计数、遍历列表、重复执行直到某个条件改变。for 循环正是干这件事的主力，也就是下一页的内容。