C言語の基本｜switch文の使い方

C言語の基本｜switch文の使い方

値が決まれば、進む先もすぐ決まる。switch文で、選択肢が並ぶ条件分岐をすっきり整理しよう。

if～else if～elseを使うと、範囲判定や複数の条件を組み合わせた分岐を作れます。

一方、プログラムでは、入力された値が1なら処理A、2なら処理B、3なら処理Cというように、特定の値との一致によって処理を選びたい場面もあります。

このような分岐をif文で書くと、同じ変数を何度も比較することになります。

if (mode == 1) {
    処理1;
} else if (mode == 2) {
    処理2;
} else if (mode == 3) {
    処理3;
} else {
    その他の処理;
}

値ごとの選択肢を並べたいときに便利なのがswitch文です。switch文では、それぞれの選択肢をcaseとして一覧のように記述できます。

図1：値に対応するcaseを選ぶswitch文

この図から分かること

switch文は、式の結果と各caseの値を照合し、一致した場所から処理を始めます。

たとえば式の結果が2なら、case 2の処理が選ばれます。どのcaseにも一致しなかった場合は、defaultの処理へ進みます。

switch文の基本構文

switch文は、次の形で記述します。

switch (式) {
case 定数式1:
    文1;
    break;

case 定数式2:
    文2;
    break;

default:
    文3;
    break;
}

処理の流れは次のとおりです。

1. switchの式を評価する
2. 式の結果と各caseの値を照合する
3. 一致するcaseがあれば、その場所から処理を始める
4. breakを実行したらswitch文を抜ける
5. 一致するcaseがなければdefaultへ進む
6. defaultもなければswitch文の中では何も実行しない

switch文を構成する要素

switchの式で使える型

switchの丸括弧内には、結果が整数型または列挙型になる式を指定します。

char型も整数型の一種なので、文字による分岐にも使用できます。

switch (command)

ただし、doubleやfloatのような浮動小数点型はswitch文の式には使用できません。小数の範囲を調べたい場合は、if文を使用するのが自然です。

caseには固定された値を書く

caseの右側には、コンパイル時に値が決まる整数定数式を記述します。

同じswitch文の中に、同じ値のcaseを複数書くこともできません。

case 1:
    処理1;
    break;

case 1:
    処理2;
    break;

この例ではcase 1が重複しているため、どちらを選ぶべきか決められず、コンパイルエラーになります。

caseと値の間には区切りが必要

caseはC言語のキーワードです。値とは別の字句として記述する必要があります。

case 1:

case1:と書くと、caseと1を組み合わせたcaseラベルにはなりません。case1という通常の識別子によるラベルとして解釈される可能性があり、意図したswitch文の分岐にならないため注意しましょう。

caseの後に波括弧は必須ではない

caseはif文のようなブロックではなく、処理を開始する位置を示すラベルです。そのため、通常はcaseごとに波括弧を付けません。

case 1:
    printf("処理1です。\n");
    printf("複数の文を実行できます。\n");
    break;

この例では、case 1が選ばれると2つのprintfを順番に実行し、breakでswitch文を抜けます。

必要があればcaseの中に波括弧を使うこともできますが、基本的なswitch文では、case、処理、breakという並びで覚えると分かりやすいでしょう。

breakでswitch文を抜ける

breakは、現在実行しているswitch文を終了させるために使います。

case 1:
    printf("気温データを表示します。\n");
    break;

case 1の処理が終わった後にbreakが実行されると、プログラムはswitch文の後へ進みます。

breakはswitch文全体を終了させるものであり、プログラムそのものを終了させる命令ではありません。

breakがない場合は次のcaseへ進む

caseの処理にbreakがない場合、次に書かれているcaseの処理も続けて実行されます。この動きをフォールスルーと呼びます。

switch (value) {
case 1:
    printf("case 1です。\n");

case 2:
    printf("case 2です。\n");
    break;
}

valueが1の場合、実行はcase 1から始まります。しかし、case 1にbreakがないため、そのままcase 2の処理まで実行されます。

図2：breakの有無による処理の違い

この図から分かること

breakがある場合は、選ばれたcaseの処理だけを実行してswitch文から抜けます。

breakがない場合は、次のcaseラベルを通過して、その下の処理まで続けて実行します。意図していないフォールスルーは、複数のメッセージが表示されるなどの不具合につながります。

意図的にフォールスルーを使う場合

複数のcaseで同じ処理を行いたいときは、caseを続けて記述できます。

case 1:
case 2:
    printf("1または2が入力されました。\n");
    break;

この場合、値が1でも2でも同じprintfが実行されます。

case 1の直後には実行する文がなく、そのままcase 2へ進むことを利用しています。意図的なフォールスルーは便利ですが、処理の意味が分かりにくくならないように使うことが大切です。

defaultは一致するcaseがない場合を受け持つ

defaultは、switchの式と一致するcaseがなかったときに実行されます。

default:
    printf("対応していない値です。\n");
    break;

defaultは省略できます。省略した状態でどのcaseにも一致しなかった場合、switch文の中では何も実行されません。

利用者が番号を入力するプログラムでは、想定外の値が入力される可能性があります。そのため、入力エラーや再入力の案内を表示するdefaultを用意すると親切です。

defaultを最後に書いた場合、その後にcaseはありません。そのため、最後のbreakを省略しても直後のcaseへ進む問題は起きません。ただし、後からcaseを追加する可能性や書き方の統一を考え、breakを記述しておくと分かりやすくなります。

観測データの種類を番号で選ぶ

次のプログラムでは、入力された番号に応じて、表示する気象観測データを選択します。

番号から表示する気象観測データを選ぶプログラム

ファイル名：8_8_1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int sensor;

    printf("表示するデータを選んでください。\n");
    printf("1：気温  2：湿度  3：風速 > ");
    scanf("%d", &sensor);

    switch (sensor) {
    case 1:
        printf("気温データを表示します。\n");
        break;

    case 2:
        printf("湿度データを表示します。\n");
        break;

    case 3:
        printf("風速データを表示します。\n");
        break;

    default:
        printf("対応していない番号です。\n");
        break;
    }

    return 0;
}

実行結果の例

2を入力した場合は、case 2が選ばれます。

表示するデータを選んでください。
1：気温  2：湿度  3：風速 > 2
湿度データを表示します。

どのcaseにも一致しない番号を入力した場合は、defaultが実行されます。

表示するデータを選んでください。
1：気温  2：湿度  3：風速 > 9
対応していない番号です。

プログラムの詳しい解説

入力された整数はsensorに格納されます。

scanf("%d", &sensor);

続いて、switchの式としてsensorを指定しています。

switch (sensor)

sensorが2の場合、switch文はcase 2を探します。

case 2:
    printf("湿度データを表示します。\n");
    break;

case 2のprintfを実行した後、breakによってswitch文を抜けます。case 3やdefaultの処理は実行されません。

9を入力した場合、case 1、case 2、case 3のどれにも一致しません。そのため、defaultの処理が実行されます。

if文とswitch文の使い分け

switch文で書ける分岐の多くは、if～else if～elseでも表現できます。ただし、それぞれ得意な条件が異なります。

たとえば、点数が80以上かどうかを調べる処理は、範囲判定なのでif文が向いています。

一方、メニュー番号が1、2、3のどれと一致するかを調べる処理は、switch文が向いています。

switch文では範囲を直接指定できない

caseには、特定の値を指定します。そのため、次のような範囲条件をcaseに書くことはできません。

• 80以上
• 50以上80未満
• 0以上100以下

このような条件には、関係演算子を使えるif～else if～elseが適しています。

switch文を使うか迷ったときは、次のように考えると選びやすくなります。

• 値が特定の番号や文字と一致するかを調べるならswitch
• 大小関係や範囲を調べるならif
• 複数の条件を&&や||で組み合わせるならif

scanfで文字を読み取るときの空白

char型の値をswitch文で分岐させることもできます。

文字をscanfの%cで読み取る場合、改行や空白も1文字として読み取られます。直前の入力で残った改行を読み飛ばしたい場合は、%cの前に空白を入れます。

scanf(" %c", &command);

先頭の空白には、改行、スペース、タブなどの空白文字を読み飛ばす働きがあります。

int型を%dで読み取る場合、先頭の空白文字は自動的に読み飛ばされます。そのため、今回のsensorの入力では、%dの前に空白を付けなくても問題ありません。

図3：switch文が値を選択して終了するまでの流れ

この図から分かること

switch文では、最初に式の値を確認し、一致するcaseへ処理を移します。一致するcaseがなければdefaultへ進みます。

選ばれた処理の後にbreakを実行すると、各分岐はswitch文の外側へ合流します。この流れを理解しておくと、caseの選択とbreakの役割を一緒に捉えられるようになります。