C＃switch语句限制 – 为什么？
在编写switch语句时，在case语句中可以打开什么似乎有两个限制。
例如（是的，我知道，如果你正在做这种事情，这可能意味着你的面向对象 （OO）体系结构是不确定的 – 这只是一个人为的例子！），
Type t = typeof(int); switch (t) { case typeof(int): Console.WriteLine("int!"); break; case typeof(string): Console.WriteLine("string!"); break; default: Console.WriteLine("unknown!"); break; } 在这里，switch（）语句失败，'期望的整数types的值'和case语句失败'期望值为常数'。
为什么这些限制已经到位，以及根本的理由是什么？ 我没有看到为什么switch语句只能屈从于静态分析的任何理由，以及为什么被打开的值必须是整数（即原语）。 什么是理由？
这是我原来的post，这引发了一些辩论… 因为它是错误的 ：
switch语句与if-else语句不同。 每个案件必须是独一无二的，并静态评估。 不pipe你有多less个case，switch语句都会执行一个常量时间分支。 if-else语句评估每个条件，直到find一个为真的条件。
实际上，C＃switch语句并不总是一个常量时间分支。
在某些情况下，编译器将使用CIL switch语句，这个语句实际上是一个使用跳转表的常量时间分支。 然而，在Ivan Hamilton所指出的稀less情况下，编译器可能完全生成其他东西。
这实际上很容易通过编写各种C＃开关语句（一些稀疏的，一些密集的），并用ildasm.exe工具查看生成的CIL来validation。
不要把C＃switch语句和CIL switch语句混淆起来。
CIL开关是一个跳转表，它需要一个索引到一组跳转地址中。
这只在C＃开关的情况相邻时才有用：
case 3: blah; break; case 4: blah; break; case 5: blah; break;
但是，如果不是，它们的用处不大：
case 10: blah; break; case 200: blah; break; case 3000: blah; break;
（你需要一张〜3000个大小的表格，只有3个使用的插槽）
使用不相邻的expression式，编译器可能会开始执行线性的if-else-if-else检查。
对于较大的非相邻expression式集合，编译器可以从二叉树search开始，最后if-else-if-else是最后几个项目。
使用包含相邻项目的块的expression式集合，编译器可以进行二叉树search，最后是CIL开关。
这充满了“mays”和“mights”，它依赖于编译器（可能与单声道或转子不同）。
我使用相邻的情况在我的机器上复制了结果：
执行10路开关的总时间，10000次迭代（ms）：25.1383
每10路开关的近似时间（ms）：0.00251383执行50路开关的总时间，10000次迭代（ms）：26.593
每50次开关的近似时间（ms）：0.0026593执行5000次切换的总时间，10000次迭代（ms）：23.7094
每5000次开关的近似时间（ms）：0.00237094执行50000路开关的总时间，10000次迭代（ms）：20.0933
每50000路开关的近似时间（ms）：0.00200933
然后我也使用了不相邻的caseexpression式：
执行10路开关的总时间，10000次迭代（ms）：19.6189
每10路开关的近似时间（ms）：0.00196189执行500路开关的总时间，10000次迭代（ms）：19.1664
每500次开关的近似时间（ms）：0.00191664执行5000次切换的总时间，10000次迭代（ms）：19.5871
每5000次开关的近似时间（ms）：0.00195871一个不相邻的50,000个case switch语句不会被编译。
“在”ConsoleApplication1.Program.Main（string []）“附近编译expression式太长或者很复杂
这里有趣的是，二叉树search出现一点（可能不是统计）比CIL开关指令更快。
布赖恩，你已经使用了“ 常量 ”这个词，从计算复杂性理论的angular度来看，它具有非常明确的含义。 虽然简单的相邻整数例子可能会产生被认为是O（1）（常数）的CIL，但是一个稀疏的例子是O（log n）（对数），集群例子介于两者之间，小例子是O（n） ）。
这甚至没有解决string的情况，其中可能会创build一个静态的Generic.Dictionary<string,int32> ，并将在第一次使用时遭受一定的开销。 这里的性能将取决于Generic.Dictionary的性能。
如果你检查了C＃语言规范 （而不是CIL规范），你会发现“15.7.2 switch语句”没有提到“恒定时间”，或者底层的实现甚至使用了CIL开关指令（非常小心地假设这样的事情）。
在一天结束时，在现代系统上对整数expression式的C＃切换是一个亚微秒操作，通常不值得担心。
当然，这些时间将取决于机器和条件。 我不会关注这些时序testing，我们所讨论的微秒持续时间被任何正在运行的“真实”代码所淹没（并且您必须包含一些“真实代码”，否则编译器会优化分支），或者系统抖动。 我的答案是基于使用IL DASM来检查由C＃编译器创build的CIL。 当然，这不是最终的，因为CPU运行的实际指令是由JIT创build的。
我检查了我的x86机器上实际执行的最终CPU指令，并可以确认一个简单的相邻设置开关，如下所示：
jmp ds:300025F0[eax*4]
如果二叉树search满了：
cmp ebx, 79Eh jg 3000352B cmp ebx, 654h jg 300032BB … cmp ebx, 0F82h jz 30005EEE
想到的第一个原因是历史的 ：
由于大多数C，C ++和Java程序员都不习惯拥有这样的自由，所以他们不需要这些自由。
另一个更有效的原因是， 语言的复杂性会增加 ：
首先，应该将对象与.Equals()还是与==运算符进行比较？ 两者在某些情况下都是有效的。 我们应该引入新的语法来做到这一点吗？ 我们应该允许程序员介绍他们自己的比较方法吗？
另外，允许打开对象会打破关于switch语句的基本假设 。 对switch语句有两条规则，即如果允许对象被打开，编译器将无法执行（参见C＃3.0版本的语言规范 ，第8.7.2节）：
- 开关标签的值是恒定的
- 开关标签的值是不同的 （因此，对于给定的开关expression式，只能select一个开关块）
在假设的情况下考虑这个代码示例，允许非常量的情况值：
void DoIt() { String foo = "bar"; Switch(foo, foo); } void Switch(String val1, String val2) { switch ("bar") { // The compiler will not know that val1 and val2 are not distinct case val1: // Is this case block selected? break; case val2: // Or this one? break; case "bar": // Or perhaps this one? break; } }
代码会做什么？ 如果案件陈述被重新sorting呢？ 事实上，C＃使交换机违规的原因之一是交换机的声明可以任意重新排列。
这些规则是有原因的 – 所以程序员可以通过查看一个case块来确定input块的确切条件。 当前面提到的switch语句增长到100行或者更多时，这样的知识是无价的。
大多数情况下，这些限制是由于语言devise者的原因。 潜在的理由可能是与语言历史，理想或编译器devise的简化兼容。
编译器可能（并且确实）select：
- 创build一个大的if-else语句
- 使用MSIL开关指令（跳转表）
- 构build一个Generic.Dictionary <string，int32>，在首次使用时填充它，然后调用Generic.Dictionary <> :: TryGetValue（）作为索引传递给MSIL开关指令（跳转表）
- 使用if-elses和MSIL“开关”跳转的组合
switch语句不是一个常量时间分支。 编译器可能会发现快捷方式（使用散列桶等），但更复杂的情况下会生成更复杂的MSIL代码，有些情况比其他情况更早分支。
为了处理String的情况，编译器最终（在某个时候）使用a.Equals（b）（也可能是a.GetHashCode（））。 我认为编译器使用满足这些约束条件的任何对象都是一件麻烦事。
至于需要静态expression式…如果caseexpression式不是确定性的，那么这些优化（散列，caching等）中的一些将不可用。 但是我们已经看到，有时候编译器只是简单地selectif-else-if-else之类的道路。
编辑： lomaxx – 您对“typeof”运算符的理解不正确。 “typeof”运算符用于获取types的System.Type对象（与其超types或接口无关）。 检查具有给定types的对象的运行时兼容性是“is”运算符的作业。 这里使用“typeof”来expression一个对象是无关紧要的。
顺便说一下，具有相同底层架构的VB允许更为灵活的Select Case语句（上面的代码可以在VB中工作），并且在可能的情况下仍然生成高效的代码，因此必须仔细考虑技术约束的参数。
我没有看到为什么switch语句只能用于静态分析的任何原因
诚然，它并不需要 ，许多语言实际上使用dynamic切换语句。 这意味着重新排列“case”子句可以改变代码的行为。
这里有一些有关devise决策背后的有趣信息： 为什么C＃switch语句devise为不允许通过，但仍然需要rest？
允许dynamic的expression式可能导致怪物，比如这个PHP代码：
switch (true) { case a == 5: ... break; case b == 10: ... break; }
坦率地说应该只使用if-else语句。
关于这个话题，杰夫·阿特伍德（Jeff Atwood）表示， 转换语句是一种编程的暴行 。 谨慎使用它们。
您通常可以使用表完成相同的任务。 例如：
var table = new Dictionary<Type, string>() { { typeof(int), "it's an int!" } { typeof(string), "it's a string!" } }; Type someType = typeof(int); Console.WriteLine(table[someType]);
微软终于听到了你！
现在使用C＃7，您可以：
switch(shape) { case Circle c: WriteLine($"circle with radius {c.Radius}"); break; case Rectangle s when (s.Length == s.Height): WriteLine($"{s.Length} x {s.Height} square"); break; case Rectangle r: WriteLine($"{r.Length} x {r.Height} rectangle"); break; default: WriteLine("<unknown shape>"); break; case null: throw new ArgumentNullException(nameof(shape)); }
这不是一个原因，但是C＃规范第8.7.2节陈述如下：
switch语句的控制types由switchexpression式build立。 如果switchexpression式的types是sbyte，byte，short，ushort，int，uint，long，ulong，char，string或enum-type，那么这就是switch语句的控制types。 否则，从开关expression式的types到以下可能的控制types之一必须存在一个用户定义的隐式转换（第6.4节）：sbyte，byte，short，ushort，int，uint，long，ulong，char，string 。 如果不存在这样的隐式转换，或者存在多于一个这样的隐式转换，则会发生编译时错误。
C＃3.0规范位于： http : //download.microsoft.com/download/3/8/8/388e7205-bc10-4226-b2a8-75351c669b09/CSharp%20Language%20Specification.doc
犹大的回答给了我一个主意。 您可以使用Dictionary<Type, Func<T>来“伪造”OP的开关行为：
Dictionary<Type, Func<object, string, string>> typeTable = new Dictionary<Type, Func<object, string, string>>(); typeTable.Add(typeof(int), (o, s) => { return string.Format("{0}: {1}", s, o.ToString()); });
这允许您将行为与switch语句的风格相关联。 我相信在编译为IL时，它具有被键入的附加好处，而不是开关式跳转表。
我想没有根本的原因，为什么编译器不能自动翻译你的switch语句：
if (t == typeof(int)) { ... } elseif (t == typeof(string)) { ... } ...
但是没有太多的收获。
整数types的case语句允许编译器进行一些优化：
-
没有重复（除非您复制编译器检测到的大小写标签）。 在你的例子中，由于inheritance，t可以匹配多个types。 第一场比赛应该执行吗？ 他们全部？
-
编译器可以select通过跳转表在整数types上实现一个switch语句，以避免所有的比较。 如果你打开一个枚举整数值为0到100，那么它将创build一个包含100个指针的数组，每个switch语句一个。 在运行时，它只是根据打开的整数值从数组中查找地址。 与执行100次比较相比，这可以提供更好的运行时性能。
根据switch语句文档，如果有明确的方式将对象隐式转换为整型，那么它将被允许。 我认为你正在期待一个行为，其中每个case语句将被replace为if (t == typeof(int)) ，但是当你重载那个操作符的时候，这将会打开一整jar蠕虫。 如果您错误地编写了==覆盖，则switch语句的实现细节发生更改时，行为将发生变化。 通过减less整数types和string的比较和那些可以减less到整数types（和旨在）的事情，他们避免了潜在的问题。
中写道：
“无论你有多less个案子，switch语句都会执行一个不变的时间分支。”
由于语言允许在switch语句中使用stringtypes，我假定编译器无法为此types的常量时间分支实现生成代码，并需要生成if-then样式。
@mweerden – 我明白了。 谢谢。
我在C＃和.NET方面没有太多的经验，但似乎语言devise师不允许静态访问types系统，除非在狭隘的情况下。 typeof关键字返回一个对象，所以这只能在运行时访问。
我认为Henk用“不可能访问types系统”的东西来钉住它
另一个select是没有命令来键入数字和string可以在哪里。 因此，一个types转换将不能build立一个二叉search树，只是一个线性search。
我同意这个评论 ，使用表驱动的方法通常更好。
在C＃1.0中这是不可能的，因为它没有generics和匿名代表。 C＃的新版本有脚手架来完成这个工作。 有对象文字的符号也是有帮助的。
我几乎没有C＃的知识，但是我怀疑任何一个开关都只是在其他语言中发生，而没有考虑使它更通用，或者开发人员决定扩展它不值得。
严格地说，你是完全正确的，没有理由把这些限制。 有人可能会怀疑，原因是对于允许的情况，实现是非常有效的（正如Brian Ensink（ 44921 ）所build议的），但是我怀疑如果我使用整数和一些随机的情况，实现是非常有效的（对于if语句） （例如345，-4574和1234203）。 在任何情况下，允许所有事情（或者至less更多的事情）有什么害处，并且说它只对特定情况（例如（几乎）连续的数字）有效。
但是，我可以想象，由于诸如lomaxx（ 44918 ）给出的原因，人们可能想排除types。
编辑：@亨克（ 44970 ）：如果string是最大的共享，具有相同的内容的string将是指向同一内存位置以及。 然后，如果可以确保在这些情况下使用的string被连续地存储在内存中，则可以非常有效地实现该开关（即，以2比较的顺序执行，添加和两个跳转）。
