C＃switch语句限制 - 为什么？

Question

C＃switch语句限制 - 为什么？在编写switch语句时，在case语句中可以打开的内容似乎存在两个限制。例如（是的，我知道，如果你正在做这种事情，这可能意味着你的面向对象（OO）架构是不确定的 - 这只是一个人为的例子！），  Type t = typeof(int);   switch (t) {     case typeof(int):       Console.WriteLine("int!");       break;     case typeof(string):       Console.WriteLine("string!");       break;     default:       Console.WriteLine("unknown!");       break;   }这里switch（）语句失败，带有'一个预期的整数类型的值'，case语句失败并带有'a expected value is expected'。为什么会有这些限制，以及基本理由是什么？我看不出有任何理由switch语句具有只能屈从于静态分析，为什么在接通的值必须是完整的（即原语）。理由是什么？

Answer 1

这是我的原帖，引发了一些争论...... 因为它错了：

switch语句与if-else语句不同。每个案例必须是唯一的并且静态评估。无论您有多少个案例，switch语句都会执行一个恒定时间分支。if-else语句计算每个条件，直到找到一个为真。

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实际上，C＃switch语句并不总是一个恒定时间分支。

在某些情况下，编译器将使用CIL开关语句，该语句确实是使用跳转表的恒定时间分支。然而，在Ivan Hamilton指出的稀疏情况下，编译器可能完全生成其他东西。

这实际上很容易通过编写各种C＃switch语句来验证，一些稀疏，一些密集，并使用ildasm.exe工具查看生成的CIL。

Answer 2

重要的是不要将C＃switch语句与CIL开关指令混淆。

CIL开关是一个跳转表，需要索引到一组跳转地址。

这仅在C＃开关的情况相邻时才有用：

case 3: blah; break;case 4: blah; break;case 5: blah; break;

但如果不是这样的话，几乎没用：

case 10: blah; break;case 200: blah; break;case 3000: blah; break;

（你需要一个表~3000个条目，只使用3个插槽）

对于非相邻表达式，编译器可能会开始执行线性if-else-if-else检查。

对于较大的非相邻表达式集，编译器可以从二叉树搜索开始，最后是if-else-if-else最后几个项。

对于包含相邻项块的表达式集，编译器可以进行二叉树搜索，最后是CIL开关。

这充满了“mays”和“mights”，它依赖于编译器（可能与Mono或Rotor不同）。

我使用相邻的案例在我的机器上复制了你的结果：

执行10路开关的总时间，10000次迭代（ms）：
每10路开关25.1383 近似时间（ms）：0.00251383

执行50路开关的总时间，10000次迭代（ms）：
每50路开关的大约时间为26.593 （ms）：0.0026593

执行5000路开关的总时间，10000次迭代（ms）：23.7094 
每5000路开关的近似时间（ms）：0.00237094

执行50000路开关的总时间，10000次迭代（ms）：20.0933 
每50000路开关的近似时间（ms）：0.00200933

然后我也使用了非相邻的case表达式：

执行10路开关的总时间，10000次迭代（ms）：19.6189 
每10路开关的近似时间（ms）：0.00196189

执行500路开关的总时间，10000次迭代（ms）：
每个500路开关的近似时间为19.1664 （ms）：0.00191664

执行5000路开关的总时间，10000次迭代（ms）：
每5000路开关的大约时间为19.5871 （ms）：0.00195871

不相邻的50,000个案例切换语句将无法编译。
“在'ConsoleApplication1.Program.Main（string []）'附近编译表达式太长或太复杂

这里有趣的是，二叉树搜索比CIL切换指令更快（可能不是统计上）。

Brian，你使用了“ 常量 ” 这个词，从计算复杂性理论的角度来看，它具有非常明确的含义。虽然简化的相邻整数示例可以产生被认为是O（1）（常数）的CIL，但稀疏示例是O（log n）（对数），聚类示例介于两者之间，小例子是O（n）（线性） ）。

这甚至不能解决Generic.Dictionary<string,int32>可能会创建静态的String情况，并且在首次使用时会遇到明确的开销。这里的表现将取决于表现Generic.Dictionary。

如果检查C＃语言规范（不是CIL规范），你会发现“15.7.2 switch语句”没有提到“常量时间”或底层实现甚至使用CIL开关指令（要非常小心假设这样的事情）。

在一天结束时，针对现代系统上的整数表达式的C＃切换是亚微秒操作，通常不值得担心。

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当然，这些时间将取决于机器和条件。我不会注意这些时序测试，我们所讨论的微秒持续时间与正在运行的任何“真实”代码相比相形见绌（并且您必须包含一些“真实代码”，否则编译器将优化分支），或者系统中的抖动。我的答案基于使用IL DASM来检查C＃编译器创建的CIL。当然，这不是最终的，因为CPU运行的实际指令随后由JIT创建。

我检查了在我的x86机器上实际执行的最终CPU指令，并且可以确认一个简单的相邻设置开关，例如：

  jmp     ds:300025F0[eax*4]

二叉树搜索满满的地方：

  cmp     ebx, 79Eh
  jg      3000352B
  cmp     ebx, 654h
  jg      300032BB
  …
  cmp     ebx, 0F82h
  jz      30005EEE