6日でできる 新C言語入門｜switch文

6日でできる 新C言語入門｜switch文

番号ごとの処理を、すっきり分けて読みやすくする。
switch文を理解して、複数の選択肢を扱うC言語プログラムを書けるようになろう。

C言語で条件分岐を書くとき、まず思い浮かぶのはif文です。if文は、値が大きいか小さいか、範囲に入っているか、複数の条件を満たしているかなど、さまざまな判定に使える便利な構文です。

一方で、変数の値が1ならこの処理、2ならこの処理、3ならこの処理というように、決まった値ごとに処理を切り替えたい場面もよくあります。このようなときに役立つのがswitch文です。

switch文は、1つの値をもとにして複数のcaseへ処理を分ける構文です。たとえば、メニュー番号、曜日番号、モード番号、選択肢番号など、値の一致によって処理を切り替える場合に向いています。

if文でも同じような処理を書くことはできます。しかし、値の候補が多くなると、if文では条件式が長くなり、全体の見通しが悪くなることがあります。switch文を使うと、caseごとに処理を整理できるため、選択肢が多い分岐でも読みやすく書けます。

ただし、switch文にはbreak、default、フォールスルーといった特徴があります。特にbreakを書き忘れると、次のcaseの処理まで続けて実行されることがあります。これは便利な使い方にもなりますが、意図しない動作の原因にもなるため、仕組みを正しく理解することが大切です。

この記事では、switch文の基本構造、caseとbreakの役割、defaultの使い方、if文との違い、フォールスルーの考え方、実践的なサンプルプログラムまで、C言語初心者にも分かりやすく解説していきます。

switch文は値の一致で処理を分ける構文

switch文は、判定する値がどのcaseに一致するかを調べ、そのcaseに書かれた処理を実行します。

基本の形は次のようになります。

switch (判定する式) {
case 値1:
    値1に一致したときの処理;
    break;
case 値2:
    値2に一致したときの処理;
    break;
default:
    どのcaseにも一致しなかったときの処理;
    break;
}

switchの丸かっこの中には、判定したい式や変数を書きます。たとえば、menuという変数に入力された番号が入っている場合、switch (menu)のように書きます。

caseには、判定したい値を書きます。menuの値が1ならcase 1、2ならcase 2の処理へ進みます。どのcaseにも一致しない場合は、defaultの処理が実行されます。

switch文では、基本的に整数型の値や文字型の値など、値の一致を判定しやすいものを扱います。大小比較や範囲判定よりも、番号や文字などの候補を分ける場面に向いています。

図：switch文は値ごとに処理を分ける

この図から分かること

この図から分かるのは、switch文が1つの値をもとに、複数の処理へ分岐する構文だという点です。

menuの値が1ならcase 1、2ならcase 2、3ならcase 3の処理に進みます。どのcaseにも一致しなければdefaultに進みます。値の候補がはっきりしている分岐では、switch文を使うと構造を整理しやすくなります。

caseは一致した値の処理を書く場所

caseは、switch文の中で値ごとの処理を書くために使います。case 1なら、判定する値が1だったときの処理を書きます。

たとえば、次のようなイメージです。

switch (menu) {
case 1:
    printf("基本文法を選びました。\n");
    break;
case 2:
    printf("変数の学習を選びました。\n");
    break;
}

この場合、menuの値が1なら基本文法を選びました。と表示されます。menuの値が2なら変数の学習を選びました。と表示されます。

caseの値は、switchで判定する値と比較されます。値が一致したcaseから処理が始まります。

caseの後ろにはコロンを書きます。セミコロンではない点に注意しましょう。

breakはswitch文から抜けるために使う

switch文でとても重要なのがbreakです。breakは、そのcaseの処理を終えたあと、switch文の外へ抜けるために使います。

case 1:
    printf("基本文法を選びました。\n");
    break;

このように書くと、case 1の処理を実行したあと、switch文全体を抜けます。

もしbreakを書かなかった場合、次のcaseの処理まで続けて実行されます。この動きはフォールスルーと呼ばれます。意図して使えば便利ですが、うっかりbreakを書き忘れると、予想外の処理が実行される原因になります。

入門段階では、基本的に各caseの最後にbreakを書くと覚えておくと安心です。

defaultは想定外の値に対応するために使う

defaultは、どのcaseにも一致しなかった場合に実行される処理です。必須ではありませんが、書いておくと想定外の入力に対応しやすくなります。

たとえば、1から3までのメニュー番号を受け付けるプログラムで、9が入力された場合、case 1、case 2、case 3のどれにも一致しません。このようなときにdefaultがあると、正しい番号を入力してください。と案内できます。

default:
    printf("1～3の番号を入力してください。\n");
    break;

defaultを書くことで、入力ミスや範囲外の値にも対応できます。学習用のサンプルでも、実用的なプログラムでも、defaultを用意しておくと分岐の抜け漏れを減らせます。

switch文のサンプルプログラム

次に、switch文を使ったサンプルプログラムを見てみましょう。ここでは、入力された学習メニュー番号に応じて、表示するメッセージを切り替えます。

プロジェクト/ファイル名： Lesson24_1/main.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int menu;

    // 学習メニュー番号を入力してもらう
    printf("学習メニューを選んでください（1:基本文法 2:変数 3:条件分岐 4:繰り返し）：");
    scanf("%d", &menu);

    // 入力された番号に応じて処理を切り替える
    switch (menu) {
    case 1:
        printf("基本文法の学習を始めます。\n");
        break;
    case 2:
        printf("変数と代入の学習を始めます。\n");
        break;
    case 3:
        printf("条件分岐の学習を始めます。\n");
        break;
    case 4:
        printf("繰り返し処理の学習を始めます。\n");
        break;
    default:
        printf("1～4の範囲で入力してください。\n");
        break;
    }

    return 0;
}

実行結果

学習メニューを選んでください（1:基本文法 2:変数 3:条件分岐 4:繰り返し）：3
条件分岐の学習を始めます。

学習メニューを選んでください（1:基本文法 2:変数 3:条件分岐 4:繰り返し）：8
1～4の範囲で入力してください。

このプログラムでは、scanfで入力された整数をmenuに保存し、その値をswitch文で判定しています。

menuが1なら基本文法、2なら変数と代入、3なら条件分岐、4なら繰り返し処理のメッセージを表示します。1から4以外の番号が入力された場合は、defaultの処理が実行されます。

サンプルプログラムの処理の流れ

このプログラムの流れを順番に確認してみましょう。

入力を受け取る

scanf("%d", &menu);

scanfを使って、キーボードから入力された整数をmenuに保存しています。int型の変数に入力値を入れるため、変数名の前に&を付けます。

switch文で値を判定する

switch (menu) {

ここで、menuに入っている値を判定します。caseに書かれた値と一致するかどうかを確認します。

一致したcaseの処理を実行する

case 3:
    printf("条件分岐の学習を始めます。\n");
    break;

menuの値が3なら、このcaseの処理が実行されます。breakによってswitch文の外へ抜けます。

どのcaseにも一致しなければdefaultへ進む

default:
    printf("1～4の範囲で入力してください。\n");
    break;

menuが1から4以外の場合は、defaultの処理が実行されます。

図：学習メニュー番号をswitch文で分岐する流れ

この図から分かること

この図から分かるのは、switch文では入力された番号に応じて、対応するcaseへ処理が進むという点です。

menuが3ならcase 3の処理だけが実行されます。1から4以外の値ならdefaultへ進みます。メニュー番号のように、候補がはっきりしている値を分岐するときは、switch文を使うと処理の対応関係が見やすくなります。

if文との違い

switch文とif文はどちらも条件分岐に使います。ただし、得意な分岐の種類が違います。

if文は、score >= 80のような大小比較や、score >= 0 && score <= 100のような範囲判定に向いています。

一方、switch文は、menuが1、2、3、4のどれか、というように値の一致を判定するときに向いています。

if文が向いている例

if (score >= 80) {
    printf("評価Aです。\n");
} else if (score >= 60) {
    printf("評価Bです。\n");
} else {
    printf("評価Cです。\n");
}

このように、点数の範囲で分ける処理はif文やelse if文が向いています。

switch文が向いている例

switch (menu) {
case 1:
    printf("基本文法です。\n");
    break;
case 2:
    printf("変数です。\n");
    break;
}

このように、値の一致で分ける処理はswitch文が向いています。

switch文で使える値

switch文では、整数型の値やchar型の値など、整数として扱える値をよく使います。

switch文は、文字列の比較にはそのまま使えません。たとえば、入力された文字列がstartかstopかで分けたい場合は、文字列比較用の関数を使う必要があります。

入門段階では、switch文は番号や文字による選択肢の分岐に使う、と考えると分かりやすいです。

フォールスルーとは

switch文では、caseの最後にbreakを書かない場合、次のcaseへ処理がそのまま続きます。この動きをフォールスルーと呼びます。

フォールスルーは、複数のcaseで同じ処理を行いたいときに便利です。

たとえば、1と2は基礎学習、3と4は応用学習のように、複数の番号を同じグループとして扱いたい場合に使えます。

ただし、フォールスルーはbreakの書き忘れでも発生します。そのため、意図して使う場合は、コード上で分かりやすく整理することが大切です。

フォールスルーを使ったサンプルプログラム

次のサンプルでは、入力された曜日番号に応じて、平日か週末かを表示します。月曜日から金曜日は同じメッセージ、土曜日と日曜日は別のメッセージを表示します。

プロジェクト/ファイル名： Lesson24_2/main.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int day;

    // 曜日番号を入力してもらう
    printf("曜日を番号で入力してください（1:月 2:火 3:水 4:木 5:金 6:土 7:日）：");
    scanf("%d", &day);

    // 曜日番号に応じて平日か週末かを判定する
    switch (day) {
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        printf("平日です。学習や仕事を進めやすい日です。\n");
        break;
    case 6:
    case 7:
        printf("週末です。復習や休息の時間を取りやすい日です。\n");
        break;
    default:
        printf("1～7の範囲で入力してください。\n");
        break;
    }

    return 0;
}

実行結果

曜日を番号で入力してください（1:月 2:火 3:水 4:木 5:金 6:土 7:日）：2
平日です。学習や仕事を進めやすい日です。

曜日を番号で入力してください（1:月 2:火 3:水 4:木 5:金 6:土 7:日）：7
週末です。復習や休息の時間を取りやすい日です。

曜日を番号で入力してください（1:月 2:火 3:水 4:木 5:金 6:土 7:日）：9
1～7の範囲で入力してください。

このプログラムでは、case 1からcase 5までに処理を書かず、case 5のところでまとめて平日です。と表示しています。

dayが1でも2でも3でも4でも5でも、最終的にcase 5の処理へ流れ込み、同じメッセージが表示されます。これがフォールスルーを利用した書き方です。

また、case 6とcase 7も同じようにまとめています。土曜日と日曜日はどちらも週末として扱うため、同じ処理にしています。

フォールスルーの動きを表で確認する

フォールスルーの流れを表で整理すると、次のようになります。

このように、breakがないcaseは次のcaseへ進みます。共通処理をまとめたいときには便利ですが、意図しないフォールスルーにならないように注意しましょう。

図：フォールスルーで複数のcaseをまとめる

この図から分かること

この図から分かるのは、フォールスルーではbreakが出てくるまで次のcaseへ処理が流れていくという点です。

case 1からcase 5までを続けて書くことで、1から5のどれが入力されても同じ平日です。という処理にまとめられます。便利な書き方ですが、breakの書き忘れでも同じ動きが起こるため、意図しているかどうかをはっきりさせることが大切です。

フォールスルーを使うときの注意点

フォールスルーは便利ですが、使い方には注意が必要です。

特に、各caseごとに別々の処理を行いたい場合は、breakの書き忘れに気をつけましょう。breakを書き忘れると、次のcaseの処理まで実行され、予想と違う出力になることがあります。

入門段階では、基本的には各caseにbreakを書くと覚えておき、共通処理をまとめたい場合だけ意図してbreakを省略するとよいでしょう。

defaultは省略できるが書く習慣を付ける

defaultは文法上、必ず書かなければならないものではありません。しかし、実用的なプログラムでは、想定外の値に対応するためにdefaultを書くことをおすすめします。

たとえば、ユーザーが1から4の番号を入力するはずでも、誤って0や9を入力する可能性があります。そのときdefaultがあれば、入力範囲が違うことを知らせられます。

特に、入力値を使うswitch文では、defaultを用意しておくと親切です。

switch文でよくある間違い

switch文では、いくつかのミスが起こりやすいです。最初のうちは、次のポイントを意識して確認しましょう。

switch文は、値の一致による分岐には便利ですが、どんな条件にも向いているわけではありません。範囲や複雑な条件はif文、値の候補による分岐はswitch文、と考えると使い分けやすくなります。

switch文を読みやすく書くコツ

switch文はcaseが増えると長くなりやすいです。読みやすく書くためには、インデントやcaseの並び方を整えることが大切です。

入門段階では、case、処理、breakを1つのまとまりとして見ると理解しやすいです。

case 1:
    処理;
    break;

この形を基本として覚えておくと、switch文の構造を読み取りやすくなります。

switch文はメニュー処理でよく使われる

switch文が特によく使われるのは、メニュー処理です。ユーザーに番号を選んでもらい、その番号に応じて処理を変えるような場面です。

選択肢がはっきりしている場合、switch文を使うと対応関係が見やすくなります。caseを見れば、どの値がどの処理に対応しているかが分かるためです。

switch文を使うと分岐処理が整理しやすくなる

switch文は、値の一致によって処理を切り替えたいときに便利な構文です。caseごとに処理を整理できるため、複数の選択肢があるプログラムでも読みやすく書けます。

特に、メニュー番号、曜日番号、モード番号のように、決まった候補の中から1つを選ぶ処理では、switch文がよく使われます。

一方で、switch文にはbreakの書き忘れやフォールスルーといった注意点もあります。基本的には各caseの最後にbreakを書くこと、想定外の値に備えてdefaultを書くことを意識しましょう。

switch文の構造を理解すると、C言語で複数の選択肢を扱うプログラムが書きやすくなります。if文とswitch文の違いを押さえながら、場面に応じて使い分けていきましょう。