switch і шаблони

Оператор switch

Оператор switch обирає одну з кількох гілок за значенням виразу. Кожна гілка (switch section) починається однією або кількома мітками case і закінчується оператором, який виходить з неї, найчастіше break. Мітка default обробляє всі інші значення:

int day = 6;

switch (day)
{
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        Console.WriteLine("Робочий день");
        break;
    case 6:
    case 7:
        Console.WriteLine("Вихідний");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Немає такого дня тижня");
        break;
}

Кілька міток поспіль (case 6: case 7:) ведуть до одного блоку. На відміну від C і C++, у C# виконання не може «провалитися» з однієї непорожньої гілки в наступну: якщо забути break, компілятор повідомить про помилку CS0163 Control cannot fall through from one case label to another. Щоб свідомо перейти до іншої гілки, використовують goto case 7;, але такий код важче читати. Гілку можна завершити також операторами return, continue (у циклі) або throw.

Вираз switch може мати тип int, char, string, bool, перелічення, а з шаблонами (див. далі) – будь-який тип. Для рядків порівняння чутливе до регістру: "Q" і "q" – різні значення.

Шаблони

Зіставлення зі шаблоном (pattern matching) перевіряє, чи має значення певну форму. Шаблони використовують в операції is, у мітках case і у виразі switch (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/language-reference/operators/patterns). Основні шаблони наведено в табл. 3.1.

Таблиця 3.1. Основні шаблони C#

Шаблон	Що перевіряє	Приклад
константний	рівність константі	0, "q", null
реляційний	порівняння з константою	< 0, >= 90
логічний and	обидва шаблони збігаються	>= 1 and <= 12
логічний or	хоча б один шаблон збігається	6 or 7
логічний not	шаблон не збігається	not null
у дужках	групування шаблонів	not (< 0 or > 100)
відкидання _	будь-яке значення (у виразі switch)	_
оголошення	тип і нова змінна	int n

Операція is

Операція вираз is шаблон повертає true, якщо значення відповідає шаблону. Разом із логічними шаблонами вона дає короткі й зрозумілі умови, у яких змінна записується лише один раз:

int month = 7;
char c = 'k';
string? name = null;

bool isSummer = month is 6 or 7 or 8;             // True
bool valid = month is >= 1 and <= 12;             // True
bool isLetter = c is (>= 'a' and <= 'z')
                  or (>= 'A' and <= 'Z');         // True
bool hasName = name is not null;                  // False
Console.WriteLine($"{isSummer} {valid} {isLetter} {hasName}");

Запис month is 6 or 7 or 8 рівнозначний month == 6 || month == 7 || month == 8. Шаблон not null є рекомендованим способом перевірки на null.

Шаблони в операторі switch і умова when

У мітці case можна записати шаблон, а після нього – додаткову умову when. Гілки перевіряються згори донизу, і виконується перша, що збіглася:

int score = 87;
bool isRetake = true;

switch (score)
{
    case < 0 or > 100:
        Console.WriteLine("Некоректна кількість балів");
        break;
    case >= 50 when isRetake:
        Console.WriteLine("Перескладання зараховано");
        break;
    case >= 50:
        Console.WriteLine("Зараховано");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Не зараховано");
        break;
}

Вираз switch

Вираз switch (switch expression) обирає значення за шаблоном. Він записується коротше за оператор: значення перед ключовим словом switch, гілки шаблон => результат через кому, без case і break (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/language-reference/operators/switch-expression):

int points = 76;

string ects = points switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 80 => "B",
    >= 71 => "C",
    >= 61 => "D",
    >= 50 => "E",
    >= 30 => "FX",
    _ => "F",
};
Console.WriteLine(ects);    // C

Гілки перевіряються по черзі (рис. 3.2), тому шаблон >= 80 не потребує умови < 90. Шаблон відкидання _ збігається з будь-яким значенням і завжди стоїть останнім. Якщо шаблон ніколи не може спрацювати, бо його вже охоплюють попередні гілки, компілятор повідомляє про помилку CS8510.

Рис. 3.2. Порядок перевірки шаблонів у виразі switch

Оператор switch, у кожній гілці якого лише присвоюється значення, Visual Studio пропонує перетворити на вираз: встановіть курсор на слово switch, натисніть Ctrl+. і оберіть Convert switch statement to expression (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Перетворення оператора switch на вираз switch

Вираз switch має бути вичерпним (exhaustive): для кожного можливого значення має знайтися гілка. Якщо компілятор знаходить значення без гілки, він видає попередження CS8509 і наводить приклад такого значення (рис. 3.4). Під час виконання таке значення спричинить виняток SwitchExpressionException. Тому до числових і рядкових виразів майже завжди додають гілку _.

Рис. 3.4. Попередження про невичерпний вираз switch

Результати гілок мають зводитися до одного типу, а гілки можна групувати логічними шаблонами:

int month = 4;
int year = 2028;
bool isLeap = (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0;

int days = month switch
{
    2 => isLeap ? 29 : 28,
    4 or 6 or 9 or 11 => 30,
    >= 1 and <= 12 => 31,
    _ => 0,
};
Console.WriteLine(days);    // 30