带有非常量表达式的 Switch 语句 - 扩展 C#/IDE 能力答案

【问题标题】：Switch statement with non-constant-expression - Extends C#/IDE ability带有非常量表达式的 Switch 语句 - 扩展 C#/IDE 能力
【发布时间】：2012-04-10 09:53:58
【问题描述】：

在你开始批评和指点我C# specification 的§8.7.2 之前，请仔细阅读:)

我们都知道开关在 C# 中的样子。好的，所以考虑使用“讨厌” Bar 方法的类 MainWindow

static int barCounter = 0;
public static int Bar()
{
    return ++barCounter;
}

在这个类的某个地方我们有这样的代码

Action switchCode = () =>
{
    switch (Bar())
    {
        case 1:
            Console.WriteLine("First");
            break;
        case 2:
            Console.WriteLine("Second");
            break;
    }
};

switchCode();

switchCode();

在控制台窗口中我们会看到

First
Second

在 C# 中使用表达式我们可以做同样的事情——编写几乎相同的代码

var switchValue = Expression.Call(typeof(MainWindow).GetMethod("Bar"));

var WriteLine = typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(String) });

var @switch = Expression.Switch(switchValue,
    Expression.SwitchCase(
        Expression.Call(WriteLine, Expression.Constant("First")),
        Expression.Constant(1)
        ),
    Expression.SwitchCase(
        Expression.Call(WriteLine, Expression.Constant("Second")),
        Expression.Constant(2)
        )
    );

Action switchCode = Expression.Lambda<Action>(@switch).Compile();

switchCode();

switchCode();

在 DebugView 中，我们可以看到这个表达式的“代码隐藏”

.Switch (.Call WpfApplication1.MainWindow.Bar()) {
.Case (1):
        .Call System.Console.WriteLine("First")
.Case (2):
        .Call System.Console.WriteLine("Second")
}

嗯，如果我们使用Expression.Call 代替Expression.Constant 会怎样？

public static bool foo1() { return false; }

public static bool foo2() { return true; }

// .....

var foo1 = Ex.Call(typeof(MainWindow).GetMethod("foo1"));
var foo2 = Ex.Call(typeof(MainWindow).GetMethod("foo2"));
var switchValue = Ex.Call(typeof(MainWindow).GetMethod("Bar"));

var WriteLine = typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(String) });

var @switch = Ex.Switch(Ex.Constant(true),
    Ex.SwitchCase(
        Ex.Call(WriteLine, Ex.Constant("First")),
        foo1
        ),
    Ex.SwitchCase(
        Ex.Call(WriteLine, Ex.Constant("OK!")),
        Ex.Equal(switchValue, Ex.Constant(2))
        ),
    Ex.SwitchCase(
        Ex.Call(WriteLine, Ex.Constant("Second")),
        foo2
        )
    );

Action switchCode = Ex.Lambda<Action>(@switch).Compile();

switchCode();

switchCode();

如我们预期的那样显示控制台窗口

Second
OK!

和调试视图

.Switch (True) {
.Case (.Call WpfApplication1.MainWindow.foo1()):
        .Call System.Console.WriteLine("First")
.Case (.Call WpfApplication1.MainWindow.Bar() == 2):
        .Call System.Console.WriteLine("OK!")
.Case (.Call WpfApplication1.MainWindow.foo2()):
        .Call System.Console.WriteLine("Second")
}

所以可以在 case-statement 中使用非常量表达式 :)

好的，我知道这是一些“杂乱无章”的代码。但我的问题来了（最后：P）：
有没有办法扩展 IDE/VisualStudio/编译器的功能来做到这一点，但代码更优雅？
像这样的

switch (true)
{
    case foo1():
        Console.WriteLine("First");
        break;
    case Bar() == 2:
        Console.WriteLine("OK!");
        break;
    case foo2():
        Console.WriteLine("Second");
        break;
}

我知道这将是一些扩展并且代码会不一样（不一样的性能）。但我想知道这是否甚至可以即时“更改”代码——比如匿名函数或 yield return 被转换为嵌套类。

我希望有人通过上面的文字并留下一些线索。

【问题讨论】：

似乎要付出很多努力才能解决一个不存在的问题。开关可以提供恒定的查找时间。在您有大量可能值的情况下，这是一件好事。只需使用一系列if/else if 并继续解决实际问题（或使用一种更注重表现力而非全面性能的语言）。
不，我认为你是在浪费时间，而不是用它来解决实际问题。是的，有些语言可以做你建议的事情，它们也不能提供恒定的时间查找。你这一生的时间是有限的，我的建议是不要把它浪费在这样对任何人都没有明显好处的事情上。编程语言只是一种工具，而不是其自身的目标。至于你的其他问题......不，谢谢，我对 UI 怪癖不感兴趣，这就是为什么我不以构建 UI 为生:)
@EdS.：我不同意花时间思考编程语言是浪费时间。可以对代码执行许多有趣的转换，即使是那些没有转化为有用的东西的转换也是有价值的。这就是我们进行研究的原因。更具体地说，我注意到您说开关 can 提供恒定时间行为是正确的。我注意到他们没有保证这样做；实际上，可以使用对数或线性算法生成开关。
@EricLippert：当然，总的来说我同意，只是在这种情况下不同意。我实际上要提到的是，尽管我认为这是一个试图找到问题的解决方案，但调查 C# 扩展的行为通常是一个有趣的行为。是的...一定要说“可以”:)
我的问题是，这并没有解决任何问题，它没有给我们提供一种方法来做我们以前做不到的事情。

标签： c# .net compiler-construction expression switch-statement

【解决方案1】：

不，这是不可能的，我也不知道。您可以在switch 语句中使用string 已经是一种奇迹（具有不可变行为的引用类型）。对于这类情况，只需使用if、if/else、if/elseif 组合即可。

【讨论】：

虽然我完全同意您的回答，但我不知道为什么在 switch 中使用字符串是个奇迹，因为您实际使用的是编译时常量（文字字符串值）。跨度>
例如在C++ 中你不能在switch 语句中使用字符串。 type、clear comparison ability 的概念是 C#“免费”提供的。也就是说，我的意思只是要注意.Net 给我们带来的好处。

【解决方案2】：

目前还没有可以做这种事情的扩展。尽管值得指出的是，MS SQL 完全可以满足您的需求

SELECT
  Column1, Column2,
  CASE
    WHEN SomeCondition THEN Column3
    WHEN SomeOtherCondition THEN Column4
  END AS CustomColumn
FROM ...

这个问题变成了理解优先级；当两个条件都为真时会发生什么？在 SQL 中，case 语句从第一个为 true 的语句返回值，并忽略其他情况，但这种行为可能不是您想要的。

C# 的优势在于，不可能以这样一种方式对开关进行编码，即情况 1 和情况 2 可以同时为真，因此您只能保证一个正确的答案。

【讨论】：

+1 指出两个案例标签不能具有相同的值

【解决方案3】：

众所周知，“开关”向if 公开了类似的功能。我们大多数人（包括我自己）将其视为语法糖——阅读某个switch 上的一堆案例然后通读一些 if/else if/.../else 会更容易。但事实是 switch 不是语法糖。

您必须意识到，为switch 生成的代码（无论是 IL 还是机器代码）与为顺序 if 生成的代码不同。 Switch 有一个很好的优化，正如@Ed S. 已经指出的那样，它可以在恒定时间内运行。

【讨论】：

交换机可以在恒定时间有时运行。交换机绝对不能保证在恒定时间内运行，实际上它们经常不会。有很多因素会导致开关以对数或线性时间运行。
@EricLippert，我正在查看由 switch 语句生成的 IL，发现我脑海中的优化并不真正存在——我开始怀疑 OP 在问什么——它有道理。我可以推荐一篇关于这个问题的博客文章吗？ :)

【解决方案4】：

一般来说，据我所知，Microsoft C# 编译器中没有扩展点（甚至 Roslyn 也不打算改变它）。但没有什么能阻止您编写自己的 C# 编译器，或者更实际地，修改开源 Mono C# compiler。

无论如何，我认为这比它的价值要麻烦得多。

但也许你可以使用语言中已经存在的东西来做你想做的事，即 lambdas 和方法调用，以形成一个“流畅的开关”：

Switch.Value(true)
    .Case(() => Foo(), () => Console.WriteLine("foo"))
    .Case(() => Bar() == 2, () => Console.WriteLine("bar == 2"));

如果您不介意每次都会评估所有条件值，您可以稍微简化一下：

Switch.Value(true)
    .Case(Foo(), () => Console.WriteLine("foo"))
    .Case(Bar() == 2, () => Console.WriteLine("bar == 2"));

【讨论】：