C# - Switch语句

C# - Switch 语句与 Switch 表达式

在 C# 中，switch 构造提供了一种简洁的方式，根据变量或表达式的值来控制程序流程。它允许你通过将一个值与一系列可能的 case 进行比较，来执行不同的代码块。现代 C# 提供了两种形式：传统的 switch 语句 和更简洁的 switch 表达式。

传统的 `switch` 语句

switch 语句是一种控制流语句，它执行与匹配的 case 标签关联的代码。

语法

switch (expression)
{
    case constant_value1:
        // 要执行的代码
        break; // 退出 switch

    case constant_value2:
        // 要执行的代码
        break;

    // 你可以有任意数量的 case 语句

    default: // 可选
        // 如果没有其他 case 匹配，则执行的代码
        break;
}

关键规则

表达式类型：switch 语句中的表达式可以是整型（int、char、byte…）、string、enum，或者，在现代 C# 中，由于模式匹配的支持，可以是任何类型。
break 是必需的：每个非空的 case 代码块必须以一个跳转语句结束，最常见的是 break。这可以防止意外的“穿透”（fall-through），在 C++ 等其他语言中，“穿透”是常见的 bug 来源。
空 case 的穿透：你可以堆叠 case 标签，为多个值执行相同的代码。编译器只允许从空的 case 标签进行穿透。
default 情况：可选的 default 情况会在没有其他 case 表达式与 switch 表达式匹配时执行。它可以放置在 switch 块中的任何位置，但通常放在最后。

执行流程描述

switch 表达式被求值一次。
程序控制跳转到其常量值与表达式结果匹配的 case 标签。
该 case 块内的代码会一直执行，直到遇到 break 语句。
如果遇到 break，控制流将跳到 switch 块之后的第一个语句。
如果没有 case 标签匹配，控制流将跳转到 default 块（如果存在）。

示例：成绩评定

using System;

char grade = 'B';
string feedback;

switch (grade)
{
    case 'A':
        feedback = "Excellent!";
        break;
    case 'B':
    case 'C':
        feedback = "Well done.";
        break;
    case 'D':
        feedback = "You passed.";
        break;
    case 'F':
        feedback = "Better try again.";
        break;
    default:
        feedback = "Invalid grade.";
        break;
}

Console.WriteLine($"Feedback for grade {grade}: {feedback}");
// Output: Feedback for grade B: Well done.

现代 C#：`switch` 表达式（C# 8.0 及更高版本）

switch 表达式提供了一种更简洁、更具函数式风格的语法。它不是一个控制流程的语句，而是一个返回值的表达式。

语法

var result = variableToSwitchOn switch
{
    pattern1 => expression1,
    pattern2 => expression2,
    _ => defaultExpression // _ 是弃元模式，等同于 default
};

示例：成绩评定（重访）

之前的示例可以更优雅地重写：

using System;

char grade = 'B';

string feedback = grade switch
{
    'A' => "Excellent!",
    'B' or 'C' => "Well done.", // 用于匹配多个值的 'or' 模式
    'D' => "You passed.",
    'F' => "Better try again.",
    _ => "Invalid grade."
};

Console.WriteLine($"Feedback for grade {grade}: {feedback}");
// Output: Feedback for grade B: Well done.

进阶：`switch` 中的模式匹配

现代 switch 语句和表达式支持模式匹配，它允许你根据对象的属性、类型或其他特征进行切换，而不仅仅是常量值。

示例：运费计算器

想象一下根据目的地和订单总额计算运费。使用带有属性模式的 switch 表达式非常适合此场景。

public record Order(decimal Total, string DestinationCountry);

public decimal CalculateShipping(Order order)
{
    return order switch
    {
        // 属性模式：检查订单对象的属性
        { DestinationCountry: "USA" } => 5.00m,

        // 带有 when 子句的属性模式，用于附加逻辑
        { DestinationCountry: "EU", Total: > 100.0m } => 0.00m, // 欧盟地区订单金额超过 100 免费送货
        { DestinationCountry: "EU" } => 10.00m,

        // 弃元模式：捕获所有其他情况
        _ => 20.00m // 国际运费
    };
}

// 用法：
var myOrder = new Order(150.0m, "EU");
Console.WriteLine($"Shipping cost: {CalculateShipping(myOrder):C}");
// Output: Shipping cost: $0.00

最佳实践：何时使用何种方式

对于简单的布尔条件或少量检查，使用 if-else if。
当你需要根据一个值执行不同的语句块（多行代码）且不需要直接返回结果时，使用 switch 语句。
当你需要根据一组条件生成单个值时，使用 switch 表达式。它更简洁且不易出错。