C 語言 switch 語句完全指南：語法、穿透、最佳實踐與效能優化

基本語法

switch (整數表達式) {
    case 常量表達式1: 
        語句序列1; 
        break; // 關鍵：跳出 switch
    case 常量表達式2:
        語句序列2;
        break;
    default: // 可選：無匹配時執行
        語句序列默認;
}

• 控制表達式：必須為**整數類型** (`int`, `char`, `enum`, `short`, `long`)。**不可為浮點數/字串/結構體**。
• case 標籤：必須為**整數常量表達式** (編譯期確定)，唯一，不可重複。
• default：最多一個，位置任意 (慣例放最後)。

核心機制：穿透

若 `case` 無 `break` (或 `return`/`goto`/`throw`)，執行流**直接落入下一個 `case`/`default`**，直到遇到 `break` 或 `switch` 結束。

switch (ch) {
    case 'a': case 'e': case 'i': case 'o': case 'u':
    case 'A': case 'E': case 'I': case 'O': case 'U':
        printf("母音\n"); break; // 多標籤共用代碼：合法且常用
    case 'b': ... break;
    default: printf("其他\n");
}

有意穿透註釋**：`/* fallthrough */` (C17 `[[fallthrough]]` 屬性 / GCC `-Wimplicit-fallthrough` 需註釋抑制警告)。

進階用法

1. 字元分類

char c = getchar();
switch (c) {
    case '0'...'9': puts("數字"); break; // GCC 擴展：範圍 case (非標準)
    // 標準寫法需多 case 或 if-else
    case 'a': case 'b': ... case 'z':
    case 'A': ... case 'Z': puts("字母"); break;
    default: puts("其他");
}

2. 列舉類型 (編譯器可檢查覆蓋率)

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
void paint(enum Color c) {
    switch (c) {
        case RED:   puts("Red"); break;
        case GREEN: puts("Green"); break;
        case BLUE:  puts("Blue"); break;
        // 無 default，若新增枚舉值編譯器會警告 (-Wswitch-enum)
    }
}

3. 編譯器優化：跳躍表 vs 二分查找

• 稠密 case 值** (如 0~100)：編譯器生成**跳躍表** (Jump Table)，O(1) 分發，極快。
• 稀疏 case 值** (如 1, 1000, 10000)：編譯器生成**二分查找**決策樹或 if-else 鏈，O(log n)。
• 建議**：熱路徑 `switch` 盡量使用連續/稠密整數 (或 `enum`)，獲得最佳效能。