Инструкция switch.
Длинные цепочки инструкций if-else, наподобие приведенной в конце предыдущего раздела, трудны для восприятия и потому являются потенциальным источником ошибок. Модифицируя такой код, легко сопоставить, например, разные else и if. Альтернативный метод выбора одного их взаимоисключающих условий предлагает инструкция switch.
Для иллюстрации инструкции switch рассмотрим следующую задачу. Нам надо подсчитать, сколько раз встречается каждая из гласных букв в указанном отрывке текста. (Общеизвестно, что буква e – наиболее часто встречающаяся гласная в английском языке.) Вот алгоритм программы:
- Считывать по одному символу из входного потока, пока они не кончатся.
- Сравнить каждый символ с набором гласных.
- Если символ равен одной из гласных, прибавить 1 к ее счетчику.
- Напечатать результат.
Написанная программа была запущена, в качестве контрольного текста использовался раздел из оригинала данной книги. Результаты подтвердили, что буква e действительно самая частая:
PHP:
aCnt: 394
eCnt: 721
iCnt: 461
oCnt: 349
uCnt: 186
Инструкция switch состоит из следующих частей:
1, Ключевого слова switch, за которым в круглых скобках идет выражение, являющееся условием:
PHP:
char ch;
while ( cm >> ch )
switch( ch )
2. Набора меток case, состоящих из ключевого слова case и константного выражения, с которым сравнивается условие. В данном случае каждая метка представляет одну из гласных латинского алфавита:
PHP:
case 'a':
case 'e':
case 'i':
case 'o':
case 'u':
3. Последовательности инструкций, соотносимых с метками case. В нашем примере с каждой меткой будет сопоставлена инструкция, увеличивающая значение соответствующего счетчика;
4. Необязательной метки default, которая является аналогом части else инструкции if-else. Инструкции, соответствующие этой метке, выполняются, если условие не отвечает ни одной из меток case. Например, мы можем подсчитать суммарное количество встретившихся символов, не являющихся гласными буквами:
PHP:
default: // любой символ, не являющийся гласной
++non_vowe1_cnt;
Константное выражение в метке case должно принадлежать к целому типу, поэтому следующие строки ошибочны:
PHP:
// неверные значения меток
case 3.14: // не целое
case ival: // не константа
Кроме того, две разные метки не могут иметь одинаковое значение.
Выражение условия в инструкции switch может быть сколь угодно сложным, в том числе включать вызовы функций. Результат вычисления условия сравнивается с метками case, пока не будет найдено равное значение или не выяснится, что такого значения нет. Если метка обнаружена, выполнение будет продолжено с первой инструкции после нее, если же нет, то с первой инструкции после метки default (при ее наличии) или после всей составной инструкции switch.
В отличие от if-else инструкции, следующие за найденной меткой, выполняются друг за другом, проходя все нижестоящие метки case и метку default. Об этом часто забывают. Например, данная реализация нашей программы выполняется совершенно не так, как хотелось бы:
PHP:
#include <iostream>
int main() {
char ch;
int aCnt=0, eCnt=0, iCnt=0, oCnt=0, uCnt=0;
while ( cin >> ch ) {// Внимание! неверная реализация!
switch ( ch ) {
case 'a': ++aCnt;
case 'e': ++eCnt;
case 'i': ++iCnt;
case 'o': ++oCnt;
case 'u': ++uCnt;
}
}
cout << "Встретилась a: \t" << aCnt << '\n' << "Встретилась e: \t" << eCnt << '\n' << "Встретилась i: \t" << iCnt << '\n' << "Встретилась o: \t" << oCnt << '\n' << "Встретилась u: \t" << uCnt << '\n';
}
Если значение ch равно i, выполнение начинается с инструкции после case 'i' и iCnt возрастет на 1. Однако следующие ниже инструкции, ++oCnt и ++uCnt, также выполняются, увеличивая значения и этих переменных. Если же переменная ch равна a, изменятся все пять счетчиков.
Программист должен явно дать указание компьютеру прервать последовательное выполнение инструкций в определенном месте switch, вставив break. В абсолютном большинстве случаев за каждой метке case должен следовать соответствующий break.
break прерывает выполнение switch и передает управление инструкции, следующей за закрывающей фигурной скобкой, – в данном случае производится вывод. Вот как это должно выглядеть:
PHP:
switch ( ch ) {
case 'a':
++aCnt;
break;
case 'e':
++eCnt;
break;
case 'i':
++iCnt;
break;
case 'o':
++oCnt;
break;
case 'u':
++uCnt;
break;
}
Если почему-либо нужно, чтобы одна из секций не заканчивалась инструкцией break, то желательно написать в этом месте разумный комментарий. Программа создается не только для машин, но и для людей, и необходимо сделать ее как можно более понятной для читателя. Программист, изучающий чужой текст, не должен сомневаться, было ли нестандартное использование языка намеренным или ошибочным.
При каком условии программист может отказаться от инструкции break и позволить программе провалиться сквозь несколько меток case? Одним из таких случаев является необходимость выполнить одни и те же действия для двух или более меток. Это может понадобиться потому, что с case всегда связано только одно значение. Предположим, мы не хотим подсчитывать, сколько раз встретилась каждая гласная в отдельности, нас интересует только суммарное количество всех встретившихся гласных. Это можно сделать так:
PHP:
int vowelCnt = 0;
// ...
switch ( ch )
{
// любой из символов a,e,1,o,u
// увеличит значение vowelCnt
case 'a':
case 'e':
case 'i':
case 'o':
case 'u':
++vowe1Cnt;
break;
}
Некоторые программисты подчеркивают осознанность своих действий тем, что предпочитают в таком случае писать метки на одной строке:
PHP:
switch ( ch )
{
// допустимый синтаксис
case 'a': case 'e':
case 'i': case 'o': case 'u':
++vowe1Cnt;
break;
}
В данной реализации все еще осталась одна проблема: как будут восприняты слова типа
Наша программа не понимает заглавных букв, поэтому заглавные U и I не будут отнесены к гласным. Исправить ситуацию можно следующим образом:
PHP:
switch ( ch ) {
case 'a': case 'A':
++aCnt;
break;
case 'e': case 'E':
++eCnt;
break;
case 'i': case 'I':
++iCnt;
break;
case 'o': case 'O':
++oCnt;
break;
case 'u': case 'U':
++uCnt;
break;
}
Метка default является аналогом части else инструкции if-else. Инструкции, соответствующие default, выполняются, если условие не отвечает ни одной из меток case. Например, добавим к нашей программе подсчет суммарного количества согласных:
PHP:
#include <iostream>
#include <ctype.h>
int main() {
char ch;
int aCnt=0, eCnt=0, iCnt=0, oCnt=0, uCnt=0, consonantCount=0;
while ( cin >> ch ) {
switch ( ch ) {
case 'a': case 'A':
++aCnt;
break;
case 'e': case 'E':
++eCnt;
break;
case 'i': case 'I':
++iCnt;
break;
case 'o': case 'O':
++oCnt;
break;
case 'u': case 'U':
++uCnt;
break;
default:
if ( isa1pha( ch ) )
++consonantCnt;
break;
}
}
cout << "Встретилась a: \t" << aCnt << '\n' << "Встретилась e: \t" << eCnt << '\n' << "Встретилась i: \t" << iCnt << '\n' << "Встретилась o: \t" << oCnt << '\n' << "Встретилась u: \t" << uCnt << '\n' << "Встретилось согласных: \t" << consonantCnt << '\n';
}
isalpha() – функция стандартной библиотеки С; она возвращает true, если ее аргумент является буквой. isalpha() объявлена в заголовочном файле ctype.h. (Функции из ctype.h мы будем рассматривать в главе 6.)
Хотя оператор break функционально не нужен после последней метки в инструкции switch, лучше его все-таки ставить. Причина проста: если мы впоследствии захотим добавить еще одну метку после case, то с большой вероятностью забудем вписать недостающий break.
Условная часть инструкции switch может содержать объявление, как в следующем примере:
switch( int ival = get_response() )
ival инициализируется значением, получаемым от get_response(), и это значение сравнивается со значениями меток case. Переменная ival видна внутри блока switch, но не вне его.
Помещать же инструкцию объявления внутри тела блока switch не разрешается. Данный фрагмент кода не будет пропущен компилятором:
PHP:
case illegal_definition:
// ошибка: объявление не может
// употребляться в этом месте
string file_name = get_file_name();
// ...
break;
Если бы разрешалось объявлять переменную таким образом, то ее было бы видно во всем блоке switch, однако инициализируется она только в том случае, если выполнение прошло через данную метку case.
Мы можем употребить в этом месте составную инструкцию, тогда объявление переменной file_name будет синтаксически правильным. Использование блока гарантирует, что объявленная переменная видна только внутри него, а в этом контексте она заведомо инициализирована. Вот как выглядит правильный текст:
PHP:
case ok:
{
// ок
string file_name = get_file_name();
// ...
break;
}
