switch文

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switch文（スイッチぶん、英: switch statement）とは、プログラミング言語において、ある式の値に応じて多分岐を行なう文である。最適化の仕方によって多少変わることはあるが、場合によってはテーブルジャンプなどにより、条件判断を繰り返すif文より効率的に実行される。

文法[編集]

C言語[編集]

構文は以下の通り。 

switch (制御式) {
case 値1:
    文
    文
    ………
    break;
case 値2:
    文
    文
    ………
    break;
default:
    文
}

上記の「case」ラベルはいくつでも記述することができる。caseラベルの「値」はコンパイル時に決まる整定数式 (integer constant expression) である必要がある。

この文は次のような手順で実行される。

  1. 制御式を評価し、整数値を得る。
  2. その整数値がどれかのcaseで指定された値であるなら、そのcaseに引き続く文に飛ぶ。
  3. どのcaseでも指定されていなければ、defaultに引き続く文に飛ぶ。
  4. もしdefaultが記述されていなければ、何も実行せずにswitch文を抜ける。

フォールスルー[編集]

ここで注意しなければならないのが、caseはラベルに過ぎず、そのcaseより前からの実行から、そこでswitch文を抜けさせる働きはない点である（一般的には、次のcaseがあらわれる直前にbreak文を置く）。このルールはフォールスルー (fall through) と言い、制御の流れが合流する動作をさせたい場合に便利であるが、一方でbreak文の書き忘れによるバグ、ループを抜けるbreakと取り違える誤読によるバグなど、バグの温床として問題視されてきた。

そのためlintでは、意図的にフォールスルーしていることを示す/* FALLTHROUGH */などのコメントが記述されていない限り警告を出す。また、Cに類似した構文を採用した言語でも、C#のように対策（後述）した言語仕様にされていることがある。

上記の例は、if文を羅列することで同様の動作を実現することができる。なおif文では比較対象の「値」が整定数式である必要がない点においてswitch文よりも柔軟である。 

_tmp_ = 制御式;
if (_tmp_ == 値1) {
    文
}
else if (_tmp_ == 値2) {
    文
}

………

else {
    文
}

defaultは最後に記述される場合が多いが、必ずしも最後である必要はない。

switchによる分岐は以下のようにdo-while文と組み合わせることも可能である。 

switch (count)
{
    default:       do {    printf("%d\n", count); count++;
    case 0:                printf("%d\n", count); count++;
    case 1:                printf("%d\n", count); count++;
    case 2:                printf("%d\n", count); count++;
                   } while (count);
}

例えばDuff's deviceではそのような使われ方をしている。

C#[編集]

C#でのswitch文はC言語と似たような見た目であるが、フォールスルーについての挙動は異なる。 

switch (式)
{
case 0:
case 1:
  // 式が0か1の時に実行
  System.Console.WriteLine("Case 0 or 1.");
  return 1;

case 2:
  System.Console.WriteLine("Case 2.");
  goto case 3: // case 3も実行

case 3:
  System.Console.WriteLine("Case 3.");
  break;

default:
  System.Console.WriteLine("Default.");
  break; // ここのbreakも省略不可
}

C#では、caseラベルは文に付属する扱いとなるが、1つの文に複数のcaseラベルを付けることができる。また、C言語のようなフォールスルーは禁止されており、次のcaseラベル付きの文、あるいはswitchブロックの末端に、通常の制御フローで到達してはならない。すなわち、breakでswitchを抜ける、returnで関数ごと抜ける、例外を投げる、無限ループしてそれ以上進まない[* 1]、goto caseするなどの書き方が必要となる[1]。goto caseにより、C言語ではフォールスルーを使って書くことができた、制御の合流を書くことができる。

CやC++では、switch文の制御式には整数型の式、またcaseラベルには整定数式しか使用できないのに対し、C#ではそれぞれ文字列型および文字列リテラルも使用できる。また、整数型あるいは整数型に準ずる値型のnull許容型System.Nullableも使用することができる。

C# 7.0以降では型switchを使用できる。 

// C# 7.0以降
switch (obj)
{
    case int num when num < 0:
        Console.WriteLine($"objは負の32bit整数{num}です。");
        break;
    case string str when str.StartsWith("H"):
        Console.WriteLine($"objはHから始まる文字列{str}です。");
        break;
    case string str:
        Console.WriteLine($"objは文字列{str}です。");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("objは想定外の型あるいは値です。");
        break;
}

Go[編集]

Goでは、caseに複数の値を指定できる。次のcaseの直前にfallthrough文を置くとフォールスルーになる。

PHP[編集]

PHPでは、C#と同様、文字列にも、switch文が適用できる。 

switch (str) {
    case "ABC":
        文A;
        break;
    case "XYZ":
        文B;
        break;
    case "123":
        文C;
        break;
    default:
        文D;
        break;
}

PHPのswitch文においては、比較が===演算子ではなく==演算子で行われる。そのため、曖昧一致に起因し、開発者が予期しない動作となる場合がある。

BASIC[編集]

構造化されたBASICでは、Select Caseステートメントが存在することが多い。このステートメントでは、文字列または整数を対象にできる。 

Select Case str
    Case "ABC"
        文A
    Case "XYZ"
        文B
    Case "123"
        文C
    Case Else
        文D
End Select

Select Case age
    Case Is < 20
        文A
    Case 20 To 29
        文B
    Case 30,50,70 'Caseに複数の値を指定することができる
        文C
    Case Else
        文D
End Select

Cなどと違い、各Caseはラベルではなく、Selectステートメントはフォールスルーでない。

Perl[編集]

Perlでは、perl-5.8以降からuse Switchとした上でswitch case文が使えるようになった。それ以前のバージョンのperlに関しては、Perl付属文章perlsynドキュメントのBasic BLOCKs and Switch Statementsの節に書式の例が書かれている。

Ruby[編集]

Rubyでは、case式により同様の多分岐ができる。フォールスルーはない。ラベルとして置いたものと条件値は===演算子で比較される[2][* 2]ため、これをオーバーロードすることでクラスに応じた一致判定を行うことができる。Ruby自体のクラスライブラリ内でも、正規表現の一致判定[3]、範囲オブジェクトでの範囲内かどうかの判定、オブジェクトがあるクラスに属するかの判定など、各種の定義がなされている。

Mediawiki[編集]

Mediawiki系のTemplateにおいては、ParserFunctionsを用いて多分岐をおこなうことができる。一対一の分岐処理の他、複数の値に対して同一の処理を定義する一種のフォールスルーも実現できる。しかし、CやC#といった言語でのreturn文やbreak文が無い。そのため処理の途中でSwitch文を抜けるにはif等の条件文で処理を囲み、実行させないよう制御する必要がある。

詳細については、Help:条件文#switchの項を参照の事。

Excel(Office 365),Libre Office Calcの場合[編集]

CHOOSE関数の拡張としてSWITCH関数が利用できる。 

 SWITCH(検索値, 値1, 結果1, 値2, 結果2, ..., 値126, 結果126, 既定の結果)
検索値 検索する値を指定します。数値または文字列が指定できる。
値 検索される値を指定する。数値または文字列が指定できる。
結果 ［検索値］が［値］に一致したときに返したい値を指定する。［値］と［結果］の組み合わせは126個まで指定できる。
既定の結果 ［検索値］が［値］のどれにも一致しなかったときに返したい値を指定する。この引数は省略することもできる。

条件式ベースで使う[編集]

Ruby[2]やSQL[* 3]では、switchに相当する文の後の式が必須ではなく、省略した場合はwhenとして書かれた式のうち、最初に真となるところを実行するようになる。PHPやJavaScriptなど、caseの式が定数である必要性がない言語の場合、switch(true)と書くことで同様の動作を実現できる。

注釈[編集]

  1. ^ むろん、C#コンパイラが停止性問題を解くことはできないため、この扱いはループ条件が定数の場合に限られる。
  2. ^ なお、Rubyの===演算子は、JavaScriptやPHPでのような「厳密に等しい」という意味ではない。
  3. ^ どちらの言語も、switch...caseではなく、case...whenと書く。

出典[編集]

  1. ^ switch(C#リファレンス)、MSDN（2014年5月30日閲覧）。
  2. ^ a b Ruby 1.9.3マニュアル - 制御構造、2014年3月3日閲覧。
  3. ^ Ruby 1.9.3マニュアル - class Regexp、2014年3月3日閲覧。

関連項目[編集]

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