C# の Switch ステートメントが整数値と定数式に限定されるのはなぜですか?

C# Switch ステートメントの制限: 詳細

C# の switch ステートメントには、その柔軟性にもかかわらず、2 つの重要な制限があります。case 式は整数 (プリミティブ) 型と定数式である必要があります。 これらの制限の背後にある理論的根拠を探ってみましょう。

整数値のみ: その理由

switch ステートメントを整数型に制限する主な理由は、CIL switch 命令の実装です。この命令はジャンプ テーブルとして機能し、正しいジャンプ アドレスを見つけるためのインデックスを必要とします。 連続値の範囲を表す整数型により、簡単かつ効率的なジャンプ テーブルの作成が可能になります。

定数式: コンパイル時の効率を確保する

定数式の要件により、コンパイル時に予測可能なジャンプ テーブルが生成されます。 非定数式を許可すると、実行時に動的分析が必要になり、パフォーマンスとコードの複雑さに影響します。

コンパイラーの最適化とパフォーマンス

コンパイラは、効率を高めるために switch ステートメントを最適化します。 隣接する case 式は、定数時間のパフォーマンスのために CIL switch 命令を利用することがよくあります。 ただし、隣接しないケースでは、if-else-if チェーン、バイナリ ツリー検索、またはハイブリッド アプローチが発生する可能性があります。

パフォーマンスは、case 式の数と配置によって異なります。 一般に、隣接するケースはバイナリ ツリー検索よりも優れたパフォーマンスを発揮しますが、疎なケースでは重大なオーバーヘッドが発生する可能性があります。

特殊なケース: 文字列比較

文字列を処理する

switch ステートメントは注目すべき例外です。 コンパイラーは内部で Generic.Dictionary<string> を採用し、さまざまなパフォーマンス特性を導入します。

要約

C# の switch ステートメントの制限は、その実装と最適化されたコード生成の必要性に起因します。これらの制限には慎重な設計が必要ですが、実際のアプリケーションではパフォーマンスへの影響は通常最小限です。

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