既生if/else，何生switch/case？

在我第一篇筆記 《C++ 的 “武”和“功”》中，我順口提到switch/case的存在和“浮點數”有點淵源（或者說，有點瓜葛），有網友問了這一點。因為它本是我的書《白話C++》中的一小段，我砍點，添點，結果不長不短的，乾脆就寫成第二篇吧。

 

要讀懂這篇文章，前提條件是知道“floating_point@computer/浮點數在電腦”並不那麼精確；第二，會“二分尋找法”。而要正確回答課後的問題，最好還得複習一下“範圍”。

 

類似這樣的代碼：

Code:

1. if ( i == 1)  
2. {}  
3. else if (i == 2)  
4. {}  
5. else if (i == 5)  
6. {}  
7. else if (i == 8)  
8. {}  
9. else if (i == 9)  
10. {}  

您當過“人肉編譯器”嗎？如果我是一個編譯器，那麼我會為上面的代碼產生最佳化，如何最佳化？我會首先讓i和5相減（組合語言就愛這麼比較），減完結果，無非是 等於0，小於0 ，或 大於0。從而得出是停止比較(0)，還是往前找(<0)，或往後找(>0)——我知道你已經非常鄙視我了：這不就是大一時的“二分尋找法”嘛（非扯出個人肉編譯器）！

人肉編譯器比較“牛”的地方是，“掃一眼”，就放心地發現，這是一位有良心的同學寫出來的代碼，因為：拿來比較的目標數（1、2、5……），有意地從小排到大了，滿足二分尋找法對資料數列必須“有序”的條件。但要讓真實編譯器來處理，想確保這個最佳化條件成立，也不難，只要滿足那麼幾個條件，其中一個和浮點數有關：

首先，別把整數及其相容類型以外的資料類型，拿來說事！ 比如，你拿個不可能直接用CMP指令完成比較的“浮點數”來比較，那編譯器絕不上當，那樣產生的最佳化結果，可能是錯誤。

還有很多條件，且多說一個： 每個if 中的條件，必須是無副作用的，下面的語句，怎麼也不能跳著來比較吧：

Code:

1. if (foo() == 1)  
2. {}  
3. else if (foo() == 2)  
4. {}  
5. else if (foo() == 4)  
6. {}  
7. else if (foo() == 8)  
8. {}  
9. //...  

foo()最終被執行幾遍，這和if條件被判斷了幾次有關，這是正確性問題。還想按中值預測一下它，搞點二分法來做速度最佳化在這裡太不靠譜了。

如此種種，if 能保證嗎？ 不能，你看，if 什麼都能比，浮點數，整數，字串……所以，C語言的作者造了一個受限版的if/elseif， 那就是：switch/case； switch/case 存在和浮點數（曾經是令電腦先賢們最為頭痛的問題之一）沒有關係嗎？有，它就是為了躲開浮點數比較才創造出來的，否則都有全能的if/else 比較了，還搞個怪怪的switch/case做什嗎？

 

你問我，人家有些語言中的swith/case，也能比較浮點數，甚至還可以拿來比較字串呢……那是因為，這些語言要麼不是效率為第一設計目標，要麼，它們雖然也講究運行效率，但它們是C/C++的晚輩，當初又希望從C++程式員抓點人遷移成它們的第一批使用者，所以它們在文法上“留”住switch/case，但去掉了那些限制（反正它們又不直接編譯成機器語言）。

 

如果不瞭解這一點，就會有一些學生，向我抱怨啊：老師，K&R好怪哪，幹嘛就非不讓switch拿來判斷一個浮點數呢？難道編譯器要做到一點很困難嗎？當然不難，但為了效率，所以以下代碼，任何一個靠譜的C/C++編譯器，都不會放過它：
 

Code:

1. //錯誤的C++代碼：  
2. double d = 0.0;  
3. switch(d)  
4. {  
5.   case 1 :  
6.      //...  
7.      break;  
8.   case 1.5 :  
9.     //...  
10. }  

我出門上班時，本就一條路可走，但因為我知道在這條光明的大道上，可能會有一位債主癡癡地等我，嚴重影響我上班的效率。所以我決定披荊斬棘，再走出一條小路出來……後來時光荏苒，那位債主已經放棄它的需求，但路已經成了路，上面走著許許多多不知情的人們……

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課後：對了你能理解為什麼下面的switch/case代碼，也是錯誤的嗎？

（經各位指出，下面兩段代碼有誤，並且位置正好相反，為了讓後來者知道在後面開貼討論什麼，就不刪除了，直接把糾正過的附後吧。）

Code:

1. int i;    
2.    
3. //...    
4.   
5. //錯誤的代碼：  
6. switch(i)    
7. {    
8.    case 1 :    
9.       int b;    
10.       cin >> b;    
11.       break;    
12.    case 2 :    
13.      cout << i;    
14.       break;    
15.      //...    
16.  }    

而下面這樣一改，就合法了：

Code:

1. int i;    
2.    
3. //...    
4.   
5. //合法的代碼：  
6. switch(i)    
7. {    
8.    case 1 :    
9.    {   int b;    
10.        cin >> b;    
11.        break;    
12.    }  
13.    case 2 :    
14.       cout << i;    
15.       break;    
16.      //...    
17.  }   
    

=============================

附後：

真正錯誤的：

Code:

1. int i;    
2.    
3. //...    
4.   
5. //錯誤的代碼：  
6. switch(i)    
7. {    
8.    case 1 :    
9.    {   int b;    
10.        cin >> b;    
11.        break;    
12.    }  
13.    case 2 :    
14.       cout << b;    
15.       break;    
16.      //...    
17.  }   
    

正確的：

Code:

1. int i;    
2.    
3. //...    
4.   
5. //合法的代碼：  
6. switch(i)    
7. {    
8.    case 1 :    
9.       int b;    
10.        cin >> b;    
11.        break;    
12.      
13.    case 2 :    
14.       cout << b; //沒有初始化   
15.       break;    
16.      //...    
17.  }   
    

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