C#的switch表达式和switch语句有何区别？-C#.Net教程-PHP中文网

switch语句用于控制流程，执行不同操作，适合有副作用的场景；2. switch表达式用于计算并返回值，语法更简洁，支持模式匹配，适合映射和转换；3. switch表达式无穿透问题，自动终止，提升安全性和可读性；4. switch语句在执行i/o、修改状态等副作用操作时更适用；5. 两者性能差异可忽略，选择应基于语义清晰度而非性能。

C#的switch表达式和switch语句有何区别？

C#中的

switch

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语句和

switch

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表达式，乍一看都是为了处理多分支逻辑，但它们在设计哲学和实际用途上有着根本性的区别。简单来说，

switch

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语句是为了控制程序的执行流程，而

switch

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表达式（C# 8.0引入）则是为了计算并返回一个值。一个更像是命令，告诉程序“去做这个或那个”；另一个则更像是一个查询，问“根据这个输入，结果是什么”。

解决方案

理解C#中

switch

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语句和

switch

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表达式的区别，核心在于它们各自的定位和解决的问题。

switch

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语句：传统的控制流分支

switch

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语句是我们熟悉的老朋友，它从C语言时代就存在，主要用于根据一个表达式的值来执行不同的代码块。它的语法结构是经典的：

switch (expression)

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，后面跟着一系列

case

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标签，每个

case

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对应一个特定的值，并在其内部执行一段代码。

// 示例：使用switch语句根据颜色打印描述
string color = "Red";
switch (color)
{
    case "Red":
        Console.WriteLine("热情似火");
        break; // 必须有break，否则会“穿透”到下一个case
    case "Blue":
        Console.WriteLine("深邃宁静");
        break;
    case "Green":
        Console.WriteLine("生机盎然");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("未知颜色");
        break;
}

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switch

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语句的特点很明确：

副作用导向：它主要用来执行操作（比如打印到控制台，修改变量状态，调用方法等），而不是直接产生一个结果值。
显式
break
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：每个
```
case
```
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块通常都需要一个
```
break
```
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语句来防止“穿透”（fall-through），除非你明确需要这种行为（这在现代C#中很少见，且通常被认为是代码异味）。
语句块：每个
```
case
```
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后是一个语句块，可以包含多行代码。
default
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：可选的
```
default
```
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块用于处理所有未匹配的
```
case
```
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。

switch

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表达式：简洁的值生成器

switch

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表达式是C# 8.0引入的语法糖，它更符合函数式编程的理念，即根据输入计算并返回一个结果。它的语法更紧凑，没有

break

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，也没有传统的

case

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关键字。

// 示例：使用switch表达式根据颜色获取描述
string color = "Blue";
string description = color switch
{
    "Red" => "热情似火", // 箭头=>表示“当匹配到此模式时，返回这个值”
    "Blue" => "深邃宁静",
    "Green" => "生机盎然",
    _ => "未知颜色" // 下划线_是“丢弃”模式，等同于switch语句的default
};
Console.WriteLine(description); // 输出：深邃宁静

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switch

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表达式的显著特征：

值导向：它的主要目的是计算并返回一个值，因此通常用在赋值语句、
```
return
```
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语句或作为方法参数。
隐式
break
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：每个“臂”（arm）在匹配成功后会自动终止，不会有穿透行为。这大大减少了代码的冗余和潜在的错误。
模式匹配：它与C# 7.0+引入的模式匹配特性深度融合，可以进行更复杂的条件判断，例如类型模式、属性模式、关系模式等，这让它在处理复杂逻辑时异常强大。
表达式而非语句：它本身是一个表达式，可以嵌入到更大的表达式中。
穷尽性检查：编译器会尝试检查
```
switch
```
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表达式是否覆盖了所有可能的输入情况（尤其是在处理枚举类型时），如果不是，可能会给出警告或错误，这有助于编写更健壮的代码。

总的来说，如果你需要根据不同的输入执行不同的“动作”，并且这些动作可能涉及副作用，那么

switch

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语句依然是你的首选。但如果你仅仅是想根据输入“计算”出一个结果值，并且希望代码更简洁、更具表达力，那么

switch

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表达式无疑是更现代、更优雅的选择。

什么时候应该优先选择switch表达式？

在我的实际开发中，当遇到需要根据某个输入来“映射”到另一个输出值的场景时，我几乎都会毫不犹豫地选择

switch

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表达式。它让代码变得异常清晰，几乎一眼就能看出输入和输出之间的关系。

映射和转换：当你需要将一个输入值（比如枚举、字符串、数字）转换或映射成另一个值时，

switch

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表达式是理想的。例如，根据状态码返回对应的错误信息，根据用户角色返回不同的权限集合，或者将一个枚举值转换成友好的显示字符串。

// 示例：将枚举值转换为描述字符串
public enum OrderStatus { Pending, Processing, Shipped, Delivered, Cancelled }

public static string GetStatusDescription(OrderStatus status) => status switch
{
    OrderStatus.Pending => "订单待处理",
    OrderStatus.Processing => "正在处理中",
    OrderStatus.Shipped => "已发货",
    OrderStatus.Delivered => "已送达",
    OrderStatus.Cancelled => "订单已取消",
    _ => "未知状态" // 确保覆盖所有可能性，或者处理未来新增的枚举值
};

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简洁的代码：
```
switch
```
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表达式消除了
```
break
```
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语句的噪音，使得代码更加紧凑和易读。尤其是在简单的映射场景中，它能将多行
```
switch
```
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语句压缩成一行或几行，极大地提升了代码的可读性。

模式匹配的强大能力：这是

switch

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表达式的杀手锏。它不仅仅能匹配字面量，还能匹配类型、属性、范围等，这在处理复杂对象结构时非常有用。

// 示例：使用模式匹配判断形状的面积
public abstract class Shape { }
public class Circle : Shape { public double Radius { get; set; } }
public class Rectangle : Shape { public double Width { get; set; } public double Height { get; set; } }

public static double CalculateArea(Shape shape) => shape switch
{
    Circle c => Math.PI * c.Radius * c.Radius, // 类型模式
    Rectangle r => r.Width * r.Height, // 类型模式
    _ => throw new ArgumentException("未知的形状类型")
};

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甚至可以结合属性模式和关系模式：

public record User(string Name, int Age, bool IsAdmin);

public string GetUserRoleDescription(User user) => user switch
{
    { IsAdmin: true } => "管理员", // 属性模式
    { Age: < 18 } => "未成年用户", // 关系模式
    _ => "普通用户"
};

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函数式编程风格：如果你倾向于编写无副作用的、声明式的代码，
```
switch
```
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表达式是完美的选择。它鼓励你思考“给定这个输入，我想要什么输出”，而不是“给定这个输入，我需要执行哪些步骤”。

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switch语句在哪些场景下依然不可替代？

尽管

switch

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表达式光彩夺目，但

switch

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语句在某些场景下仍然是不可或缺的，甚至可以说是更自然、更直观的选择。

执行带有副作用的操作：这是最主要的区别。当你的逻辑不仅仅是返回一个值，而是需要执行一系列操作，比如修改外部状态、调用多个方法、进行I/O操作、或者更复杂的业务流程时，

switch

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语句的语句块结构就显得非常合适。

// 示例：根据用户操作类型执行不同动作
public void ProcessUserAction(string actionType, object data)
{
    switch (actionType)
    {
        case "Login":
            Console.WriteLine("用户尝试登录...");
            // 调用认证服务
            AuthenticateUser(data);
            // 记录登录日志
            LogActivity("Login", data);
            break;
        case "Logout":
            Console.WriteLine("用户登出...");
            ClearSession();
            LogActivity("Logout", data);
            break;
        case "Purchase":
            Console.WriteLine("处理购买请求...");
            ProcessPurchase(data);
            SendConfirmationEmail(data);
            break;
        default:
            Console.WriteLine($"未知操作类型: {actionType}");
            break;
    }
}

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在这种情况下，如果强行使用

switch

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表达式，你可能需要让每个分支都返回一个

Action

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委托或者其他复杂结构，这反而会使代码变得不自然和难以理解。

显式控制流需求：虽然
```
switch
```
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表达式可以抛出异常，但如果你需要在某个
```
case
```
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中直接跳出当前方法（例如使用
```
return
```
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），或者执行其他更复杂的控制流（如
```
goto case
```
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），
```
switch
```
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语句提供了更直接的语法支持。当然，
```
goto case
```
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通常不推荐，但它确实是
```
switch
```
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语句的特性之一。
兼容性与遗留代码：在维护老旧项目时，或者为了保持代码风格的一致性，你可能不得不继续使用
```
switch
```
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语句。毕竟，并非所有项目都升级到了C# 8.0或更高版本。即使升级了，团队也可能出于习惯或约定，在特定场景下坚持使用
```
switch
```
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语句。

当分支逻辑非常简单，且不需要返回值时：如果只是根据一个值打印一行日志，或者设置一个布尔标志，

switch

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语句的简洁性可能并不逊色于

switch

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表达式，甚至可能更直观。

// 示例：简单标记
bool isAdmin = false;
string userRole = "Admin";
switch (userRole)
{
    case "Admin":
        isAdmin = true;
        break;
    default:
        isAdmin = false;
        break;
}
// 这种情况下，用switch表达式也行，但switch语句也完全OK
isAdmin = userRole switch { "Admin" => true, _ => false };

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这更多是个人偏好和团队规范的问题。

性能上两者有何差异？

关于

switch

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语句和

switch

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表达式在性能上的差异，这通常是一个被过度关注的问题。对于绝大多数应用程序而言，它们之间的性能差异可以忽略不计。

从编译器的角度来看，无论是

switch

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语句还是

switch

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表达式，C#编译器（Roslyn）和.NET运行时（JIT编译器）都非常智能。它们会将这两种结构优化成高效的中间语言（IL）代码，最终在运行时可能都会被编译成非常相似的机器码。

底层优化：对于基于整数或枚举的简单
```
switch
```
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，编译器通常会将其优化为跳转表（jump table）或二分查找（binary search），无论你使用的是语句还是表达式。这意味着无论输入值是多少，查找和跳转到正确的分支通常是O(1)或O(log n)的复杂度，效率极高。
模式匹配的开销：当
```
switch
```
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表达式利用复杂的模式匹配（如类型模式、属性模式、关系模式）时，理论上可能会引入一些额外的运行时开销，因为这涉及到更多的类型检查、属性访问和条件判断。然而，这些开销通常也是非常小的，并且JIT编译器会尽力对其进行优化。除非你在一个极度性能敏感的循环中执行数百万次复杂的模式匹配操作，否则这种开销几乎不会成为性能瓶颈。
可读性和维护性优先：在绝大多数软件项目中，代码的可读性、可维护性和正确性远比微小的运行时性能差异更重要。选择
```
switch
```
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表达式还是
```
switch
```
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语句，应该基于它们各自的语义清晰度、表达能力以及你想要实现的功能（是执行副作用还是返回一个值）来决定，而不是基于臆想的性能优势。