1. switch-case 语句

switch-case 语句是一种多分支选择结构，它根据一个整型表达式的值跳转到匹配的 case 标签处执行。基本语法如下：

switch (表达式)
{
case 常量1:
    // 匹配常量1时执行的代码
    break;
case 常量2:
    // 匹配常量2时执行的代码
    break;
default:
    // 没有任何 case 匹配时执行的代码
    break;
}

switch 后面括号中的表达式必须是整型（int、char、enum 等），case 后面必须是常量表达式。程序会拿表达式的值依次与每个 case 的值比较，找到匹配的就跳过去执行；如果没有任何匹配，就执行 default（如果有的话）。

1.1 break 的用法

break 语句用于跳出 switch 结构。如果没有 break，程序会继续执行下一个 case 中的代码——这个特性被称为"穿透"（fall-through）。

有 break 的情况（正常行为）：

int day = 3;

switch (day)
{
case 1:
    std::cout << "星期一";
    break;                          // 跳出 switch
case 2:
    std::cout << "星期二";
    break;
case 3:
    std::cout << "星期三";
    break;
default:
    std::cout << "未知";
    break;
}
// 输出：星期三

没有 break 的情况（穿透）：

int day = 3;

switch (day)
{
case 1:
    std::cout << "星期一";
case 2:
    std::cout << "星期二";
case 3:
    std::cout << "星期三";           // 从这里开始匹配
default:
    std::cout << "未知";
}
// 输出：星期三未知
// 匹配 case 3 后没有 break，继续执行 default

穿透并非总是坏事。有时候你有意希望多个 case 共享同一段代码：

switch (day)
{
case 1:
case 2:
case 3:
case 4:
case 5:
    std::cout << "工作日";
    break;
case 6:
case 7:
    std::cout << "周末";
    break;
}

理解要点：case 只是一个"入口标签"，不是"独立区块"。进入后如果没有 break 拦住，就会一路往下。

1.2 在 case 中定义变量

如果在你的代码逻辑中，不同 case 需要定义同名的变量，你需要分别用花括号 {} 把它们包起来，形成独立的作用域：

switch(x)
{
    case 1:
    {
        int a = 10;      // case 1 中定义的变量
        std::cout << a;
        break;
    }
    case 2:
    {
        int a = 20;      // case 2 中定义的变量
        std::cout << a;
        break;
    }
    default:
        std::cout << "其他情况";
        break;
}

注意：原因是 case 标签之后的所有代码都在同一个作用域中，所以如果不加花括号，case 1 和 case 2 中的 int a 就会冲突。

2. switch-case 与 if-else 的比较

switch-case 和 if-else if-else 都能实现多分支选择，但它们的适用场景和底层行为不同。

2.1 条件限制

switch-case 最关键的限制是：case 标签必须是常量表达式，不能是变量。

int x = 10;
switch (x)
{
case 1:             // 常量
    break;
case 2 + 3:         // 常量表达式，编译期可计算
    break;
case y:             // 错误！y 是变量，不是常量
    break;
}

if-else if-else 没有这个限制，每个条件可以是任意表达式：

int a = 10;
int b = 20;

if (a > b)              // 变量参与的关系表达式
{
    // ...
}
else if (a + b > 50)    // 任意表达式都可以
{
    // ...
}

另外，switch 的表达式必须是整型，不能是 float、double 或 std::string。

2.2 效率层面

在某些情况下，switch-case 比一长串 if-else if-else 效率更高。

if-else if-else 是逐个检查的——条件越多，越到后面的分支等待时间越长（O(n)）。

而编译器可以为 switch-case 生成跳转表——当 case 的值比较密集时，编译器会生成一张表，直接算出目标地址一步跳过去（接近 O(1)）：

跳转表示意（编译器生成）：

case 值      跳转地址
--------    ---------
   1    →    0x1000
   2    →    0x1008
   3    →    0x1010
   4    →    0x1018

注：在现代编译器和硬件上，除非分支特别多，二者效率差异通常微乎其微——可读性优先。