Оператор выбора (переключатель) switch

Начнём, как обычно, с примера задачи, которую поможет решить данный оператор.

Сделаем заготовку.

#include <stdio.h>
#include <locale.h> // для функции setlocale

int main(void) { 
  setlocale(LC_ALL, ""); // чтобы использовать русские символы
  
  printf("Выберите правильный вариант ответа. Начало и конец Второй мировой войны:\n");
  printf("  a. 1 сентября 1939 -- 2 сентября 1945\n");
  printf("  b. 1 сентября 1939 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  c. 22 июня 1941 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  d. 22 июня 1941 -- 2 сентября 1945\n");
  
  char answer; 
  printf("Введите ваш вариант ответа: ");
  scanf("%c",&answer);

  return 0;
}
		

Посмотрите на эту заготовку. Там есть две строчки, которые вам пока неизвестны. В комментариях я кратко подписал, для чего эти строчки нужны.

Шаблон оператора switch

Общий шаблон для оператора switch.

switch (выражение) {
  case ключ_1: операторы_1 
  case ключ_2: операторы_2
  case ключ_3: операторы_3
  case ключ_4: операторы_4

  default: операторы_стандарт
}   

Работает он следующим образом.

Вычисляется, если необходимо, выражение, записанное в скобках. Именно от значения этого выражения зависит, какая из ветвей программы будет выполняться. Сразу же отметим первое ограничение, которое накладывается на это выражение.

int i,k;
char c;
double g;

switch (i)        //Правильно (целая переменная)
switch ((i+k)+6)  //Правильно (выражение целого типа)
switch (g)        //Неправильно (вещественная переменная)
switch (c)        //Правильно (символьная переменная)

После того как выражение вычислено, его результат проверяется на соответствие с ключ_1, потом с ключ_2, потом с ключ_3 и т.д.

Если выражение и какой-нибудь ключ совпали, то выполняются операторы, которые расположены после данного ключа.

Если совпадений не обнаружено, то выполняются операторы, записанные в ветке default.

Надеюсь, общий принцип работы оператора switch ясен. А если не ясен, посмотрите на следующую картинку. На ней я нарисовал условную блок-схему для этого оператора и нашей задачки.

Рис.1 Условная схема оператора выбора switch

Теперь давайте дополним нашу программу. В качестве выражения-переключателя у нас будет выступать переменная answer. В качестве ключей буквы a, b, c и d. Получится вот такой код.

#include <stdio.h>
#include <locale.h> // для функции setlocale

int main(void) { 
  setlocale(LC_ALL, ""); // чтобы использовать русские символы
  
  printf("Выберите правильный вариант ответа. Начало и конец Второй мировой войны:\n");
  printf("  a. 1 сентября 1939 -- 2 сентября 1945\n");
  printf("  b. 1 сентября 1939 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  c. 22 июня 1941 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  d. 22 июня 1941 -- 2 сентября 1945\n");
  
  char answer; 
  printf("Введите ваш вариант ответа: ");
  scanf("%c",&answer);

  switch (answer) {
    case 'a': printf("GOOD!\n");
    case 'b': printf("BAD!\n");
    case 'c': printf("BAD!\n");
    case 'd': printf("BAD!\n");
    default: printf("ERROR!\n");
  }

  return 0;
}
	

Оператор break

Теперь давайте потестируем нашу программу. Запустим её и введём правильный ответ. Результат работы:

Рис.2 Результат работы программы Листинг 3.

Ууппс… Не ожидали? А я ожидал. Это одна из особенностей оператора switch, о которой я вам пока не рассказал. Эта особенность называется сквозное выполнение. Поясню, как это работает.

После того как нашлось совпадение в одной из веток case, если явно не указан выход из оператора switch, то выполнятся последовательно все остальные ветки, записанные в коде после той, в которой произошло совпадение. Если в какой-то из них будет оператор выхода, то выполнение оператора switch завершится.

В нашем случае мы ввели символ a, программа выполнила первую ветку, и т.к. нет оператора выхода, то стали выполняться остальные ветки. При этом проверка на совпадение с ключами этих веток игнорируются. Чуть ниже я покажу, как можно использовать эту особенность для пользы дела.

А теперь собственно об операторе безусловного выхода. Наверное вы уже догадались, что это оператор break. Данный оператор завершает выполнение ближайшего к нему оператора switch, в котором он расположен.

Давайте добавим этот оператор в нашу программу.

#include <stdio.h>
#include <locale.h> // для функции setlocale

int main(void) { 
  setlocale(LC_ALL, ""); // чтобы использовать русские символы
  
  printf("Выберите правильный вариант ответа. Начало и конец Второй мировой войны:\n");
  printf("  a. 1 сентября 1939 -- 2 сентября 1945\n");
  printf("  b. 1 сентября 1939 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  c. 22 июня 1941 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  d. 22 июня 1941 -- 2 сентября 1945\n");
  
  char answer; 
  printf("Введите ваш вариант ответа: ");
  scanf("%c",&answer);

  switch (answer) {
    case 'a': printf("GOOD!\n"); break;
    case 'b': printf("BAD!\n"); break;
    case 'c': printf("BAD!\n"); break;
    case 'd': printf("BAD!\n"); break;
    default: printf("ERROR!\n"); break;
  }

  return 0;
}
	

Рис.3 Результат работы программы Листинг 4.

Теперь всё работает как надо. Теперь пара нюансов.

Например, так:

switch (answer) {
  case 'a': printf("GOOD!\n"); break;
  default: printf("ERROR!\n"); break;
  case 'd': printf("BAD!\n"); break;   
  case 'b': printf("BAD!\n"); break;
  case 'c': printf("BAD!\n"); break;
 }
  

Обратим сквозное выполнение себе на пользу.
Обратите внимание, что у нас имеется три ветки, которые выполняют по сути один и тот же код. Не важно, ввёл пользователь b, c или d, программа должна вывести BAD!. Тогда можно сделать, например, так:

switch (answer) {
  case 'a': printf("GOOD!\n"); break;
  case 'b': 
  case 'c':
  case 'd': printf("BAD!\n"); break;   
  default: printf("ERROR!\n"); break;
}
  

Поняли трюк? Пользователь выбирает, например, ответ b. Сначала выполняются операторы этой ветки. Там их нет. При этом нет и оператора break. А значит, идёт сквозное выполнение. Выполняется ветка c. Там тоже нет break. Выполняется ветка d. Выводится строчка BAD!. Дальше следует оператор break. Выходим из оператора switch. Удобно, не правда ли?

В нашей программе данная ветвь присутствует только для того, чтобы выполнить одно из условий задачи. Мы вполне могли бы её удалить. Но тогда мы не смогли бы выводить сообщение об ошибке при вводе каких-либо символов, кроме a, b, c и d.

Как я писал выше, операторы ветки default выполняются в том случае, если выражение-переключатель не совпало ни с одним ключом в ветках case. Если бы данной ветки не было, то программа просто завершила бы выполнение оператора switch. Ни одна из его веток так и не была бы выполнена.

И последнее. Операторы switch могут быть вложенными. В любой ветке оператора switch вы снова можете использовать новый оператор switch. Вот небольшой пример. Следующая программа определяет делится ли введённое число на 6.

#include <stdio.h>

int main(void) {  
  printf("Enter the number: "); 
  
  int num = 0;  
  scanf("%d",&num);

  switch (num%3) {
    case 0 : 
      switch (num%2) {
        case 0 : printf("GOOD!\n"); break;
        case 1 : printf("BAD!\n"); break;
      }
      break;
    case 1 :
    case 2 : printf("BAD!\n"); break;
  }

  return 0;
}
	

Итоговая программа, которая решает задачу предложенную в начале урока после всех улучшений и дополнений:

#include <stdio.h>
#include <locale.h> // для функции setlocale

int main(void) { 
  setlocale(LC_ALL, ""); // чтобы использовать русские символы
  
  printf("Выберите правильный вариант ответа. Начало и конец Второй мировой войны:\n");
  printf("  a. 1 сентября 1939 -- 2 сентября 1945\n");
  printf("  b. 1 сентября 1939 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  c. 22 июня 1941 -- 9 мая 1945\n");
  printf("  d. 22 июня 1941 -- 2 сентября 1945\n");
  
  char answer; 
  printf("Введите ваш вариант ответа: ");
  scanf("%c",&answer);

  switch (answer) {
    case 'a': printf("GOOD!\n"); break;
    case 'b': 
    case 'c': 
    case 'd': printf("BAD!\n"); break;
    default:  printf("ERROR!\n"); break;
  }

  return 0;
}
  

В комментариях к одному из практических заданий моё внимание обратили на тот факт, что во всех примерах урока в качестве операторов в ветках case используется вызов функции printf. У некоторых учеников сложилось впечатление, что там можно использовать только функцию вывода. Нет, это не так. В любой ветке case вы можете производить любые действия: вычислять значения, объявлять переменные, использовать другие переключатели и управляющие конструкции и пр. Приведу наглядный пример.

#include <stdio.h>
int main(void){
  int a = 2;
  int value = 1;
  scanf("%d", &value);
  
  switch (value){
    case 2 : a = a*value; break;
    case 3 : a = a + value; break;
  }
  printf("result = %d\n", a);  

return(0);
}