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C语言switch语句详解:轻松掌握选择结构的奥秘

最近我进行了一次源代码回顾,并发现了一种不同寻常的switch语句用法。这种用法并非基于类型检查的typed switch,而是另一种独特的形式。

通过查看代码,我们可以了解到,这段代码主要用于通过systemctl命令检测特定服务的运行状态。它通过过滤systemctl的输出内容,并使用字符串前缀来判断当前服务的运行状态。

这种switch语句用法的独特之处在于:它没有附带任何表达式,每个case后面都是函数调用表达式,且这些函数的返回值类型均为bool。尽管这种写法看似不寻常,但它既无语法错误,又能成功编译。从逻辑和语义上看,这段代码也是完全正确的。事实上,该项目已经获得了近4000个星标,这足以证明其代码质量得到了广泛认可。

现在,我将直接揭晓这种switch语句的运作原理。当switch语句后面没有任何表达式时,它实际上等价于switch true。case表达式将按照从上到下、从左到右的顺序进行求值。如果某个case表达式求得的值与switch语句后的表达式值相匹配,那么程序将进入该case分支,而其他case将被忽略(除非使用了fallthrough语句,但这会导致程序直接跳转到下一个case分支,而不会执行下一个case上的表达式)。

从可读性的角度来看,这种写法与传统的if语句各有优劣。它们都需要注意将常见情况放在前面,以减少不必要的匹配操作。这种switch-case结构无处理整数常量那样直接跳转到特定的case,实际的执行流程与上面给出的if语句相似。

关于编译器如何处理这两种写法,我通常不会深入研究生成的代码,但这次是个例外。对于执行流程相近的两段代码,编译器会以何种方式进行处理呢?

以简化版的例子来进行分析,我们可以看到,这种switch版本的汇编代码与if语句的汇编代码在本质上没有区别。它们在性能上也是相同的。

一下,这种不常用的switch写法形式如下:

尽管这种写法在性能上没有明显优势,而且初次接触的人可能难以快速理解其含义,但它在某些特定情况下是有用的。如果你的数据具有固定的两种或多种前缀/后缀/某种模式,且无法使用固定的常量来表示这种情况,那么使用case加上一个简单的表达式(如函数调用)会比使用if语句更加紧凑,也能更好地表达语义。当case数量较多时,这种优势会更加明显。

尽管你不太可能在实际编码中遇到这种switch语句,但了解它的运作原理仍然是有益的,这样下次再见到它时,你就能迅速理解其含义了。