编译器对 switch 语句的想法是什么？

Question

再次受到-5 问题的启发！

• Is empty case of switch in C# combined with the next non-empty one?

我阅读了@Quartermeister 的[this comment] 并感到惊讶！

那么为什么会编译

switch(1) {
    case 2:
}

但事实并非如此。

int i;

switch(i=1) {
    case 2: // Control cannot fall through from one case label ('case 2:') to another
}

不是这个

switch(2) {
    case 2: // Control cannot fall through from one case label ('case 2:') to another
}

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更新：

-5 问题变成了-3。

Answer 1

它们都不应该编译。 C# 规范要求 switch 部分至少有一个语句。解析器应该禁止它。

让我们忽略解析器允许空语句列表的事实；那不是相关的。规范说switch部分的末端不能有可到达的端点；这是相关的部分。

在您的最后一个示例中，switch 部分有一个可到达的端点：

void M(int x) { switch(2) { case 2: ; } }

所以它一定是一个错误。

如果你有：

void M(int x) { switch(x) { case 2: ; } }

那么编译器不知道 x 是否永远是 2。它保守地假设它可以，并说该部分有一个可到达的端点，因为 switch case 标签是可到达的。

如果你有

void M(int x) { switch(1) { case 2: ; } }

然后编译器可以推断端点不可达，因为案例标签不可达。编译器知道常量 1 永远不会等于常量 2。

如果你有：

void M(int x) { switch(x = 1) { case 2: ; } }

或

void M(int x) { x = 1; switch(x) { case 2: ; } }

然后你知道，我知道终点不可到达，但编译器不知道。规范中的规则是，可达性只能通过分析常量表达式来确定。任何包含变量的表达式，即使您通过其他方式知道它的值，也不是常量表达式。

过去，C# 编译器存在错误，但情况并非如此。你可以这样说：

void M(int x) { switch(x * 0) { case 2: ; } }

并且编译器会推断 x * 0 必须为 0，因此无法访问 case 标签。那是一个错误，我在 C# 3.0 中修复了它。规范说只有常量用于该分析，x 是一个变量，而不是一个常量。

现在，如果程序是合法的，那么编译器可以使用像这样的高级技术来影响生成的代码。如果你这样说：

void M(int x) { if (x * 0 == 0) Y(); }

然后编译器可以像你写的那样生成代码

void M(int x) { Y(); }

如果它愿意。但它不能使用x * 0 == 0 为真这一事实来确定语句的可达性。

最后，如果你有

void M(int x) { if (false) switch(x) { case 2: ; } }

然后我们知道开关不可到达，因此该块没有可到达的端点，所以这令人惊讶的是合法的。但是根据上面的讨论，你现在知道了

void M(int x) { if (x * 0 != 0) switch(x) { case 2: ; } }

不将x * 0 != 0 视为false，因此认为端点可达。

Answer 2

在 Visual Studio 2012 中，第一个原因是显而易见的。编译器判断代码不可达：

switch (1)
{
    case 2:
}

警告：检测到无法访问的代码。

在其他两种情况下，编译器报告“控制不能从一个案例标签 ('case 2:') 落到另一个”。在任何一个失败的案例中，我都没有看到它说“（'case 1'）”。

我猜编译器对持续评估并不积极。例如，以下是等价的：

int i;
switch(i=1)
{
    case 2:
}

和

int i = 1;
switch(i)
{
    case 2:
}

在这两种情况下，编译器都会尝试生成代码，当它可以进行评估并确定您正在编写的内容是：

switch (1)
{
    case 2:
}

并判断代码不可达。

我怀疑“为什么不编译”的答案将是“因为我们让 JIT 编译器处理激进的优化。”

Answer 3

好的，所以问题在于编译器完全优化掉了开关，这里是证明：

static void withoutVar()
{
    Console.WriteLine("Before!");

    switch (1)
    {
        case 2:
    }

    Console.WriteLine("After!");
}

当用 ILSpy 反编译时，它向我们展示了这个 IL：

.method private hidebysig static 
    void withoutVar () cil managed 
{
    // Method begins at RVA 0x2053
    // Code size 26 (0x1a)
    .maxstack 8

    IL_0000: nop
    IL_0001: ldstr "Before!"
    IL_0006: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
    IL_000b: nop
    IL_000c: br.s IL_000e

    IL_000e: ldstr "After!"
    IL_0013: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
    IL_0018: nop
    IL_0019: ret
} // end of method Program::withoutVar

在任何地方都不记得有 switch 语句。我认为它没有优化第二个的原因可能与运算符重载和排序有关。因此，我可能有一个自定义类型，当分配给1 时，它会变成2。但是，我不完全确定，在我看来应该提交错误报告。