S-JIS[2020-03-21] 変更履歴

switch

Javaのswitch文・switch式について。


概要

switch文・switch式は、値に応じて処理を分岐させる構文。
switch式はJava14以降(プレビュー版はJava12Java13)で使用可能。

switch文は文(ステートメント)なので、値を返す事は出来ない。
switch式は、各caseから値を返す事により、switchの結果として値を返す。

switch文とswitch式の判別は、switchから値を受け取るようにコーディングされていたらswitch式、そうでなかったらswitch文として扱われるようだ。
switch式なのにcaseから値を返すようになっていないとコンパイルエラーになるし、
switch文なのにcaseから値を返すようになっているとコンパイルエラーになる。


switch文

C言語のswitch文とほぼ同じ構文。

switch () {
case 値1:
case 値2:
…
	文; …
	break;
case 値n:
	文; …
	//breakなし(fall through)
default:
	文; …
	break;
}

switchに使える式は、整数型(byte, char, short, intのいずれか)の値になるもの。
JDK1.5以降では列挙型も可。
JDK1.7以降では文字列も可。
ただし式がnullだとNullPointerExceptionになる。

caseには具体的な値(定数)を指定する。
値にはstatic finalな変数(定数)も使用できるが、条件がある。→caseで使える定数
case null:」と書くとコンパイルエラーになる。

どのcaseにも一致しない場合の処理はdefaultに書く。
defaultは通常は一番下に書くと思うが、どこにあっても(先頭にあっても)構文上は問題ない。

breakを書くとswitch文を抜ける。(「break ラベル」でそのラベルのブロックを抜ける)
breakを書かないと次のcaseへ処理が継続する。(フォールスルー(fall through)と呼ばれる)
一番最後のcase/defaultはbreakを書かなくてもswitch文を抜けるが、バグを避ける為にも常にbreakを書いておく方が良いと思う。(新しいcaseを末尾に追加した場合とか、caseの位置を移動させた場合の為)

複数の値に対して同じ処理を行いたい場合は、(fall throughを利用して)caseを並べて「case 値1: case 値2: 処理」のように記述する。
Java14以降は値をカンマ区切りで並べてcase 値1, 値2: 処理」のように記述することも出来る。


ラベル

「switch」の前にラベルを付けて、switchブロック内のbreakでそのラベルを指定できる。

outer:	switch(n) {
	case 1:
		switch(s) {
		case "a":
			System.out.println("a");
			break outer;
		default:
			break;
		}
		System.out.println(1);
		break;
	default:
		System.out.println(n);
		break;
	}

※switch式の場合はbreakで脱出することは出来ない


ただ、switch文における「break ラベル」は、普通はswitchの外側のループを抜けるときに使うことの方が多いだろう。

loop:	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		switch(i) {
		case 5:
			break loop;
		default:
			break;
		}

		System.out.println(i);
	}

switch式

Java14(プレビュー版ではJava12)から、switchで値を返せるようになった。
各caseの最後で(breakの代わりに)yieldを使って値を返す。
もしくはアロー構文を使って値を返す。


yield

caseのyieldの後ろに値(式)を書くことにより、switch式の結果としてその値を返す。

	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY:    yield 1;
		case TUESDAY:   yield 2;
		case WEDNESDAY: yield 3;
		case THURSDAY:  yield 4;
		case FRIDAY:    yield 5;
		case SATURDAY:  yield 6;
		default:        yield 100 + day.ordinal();
	};
	System.out.println(value);

当然、変数で値を返すことも可能。

		default: int temp = 100 + day.ordinal(); yield temp;
		default: int temp = day.ordinal(); yield 100 + temp;

yieldの後ろに書くのは式なので、丸括弧を付けることも出来る。

		case MONDAY:    yield(1);

これは一見メソッド呼び出しのように見えるが、returnの時に式を丸括弧で囲めるのと同じ。
まぎらわしいので、このような書き方はしない方が良いだろう。


yieldメソッドを定義してそれを呼び出そうとすると、「switchの外でyieldを使おうとした」というエラーになる。
構文的には、yieldメソッドの呼び出しよりも、switch式のyield構文の方が優先されるようだ。
(yieldはキーワードではないようだ。SourceVersion.isKeyword("yield")はfalseを返す)

public class Example {
	public static void main(String... args) {
		yield(123);
	}

	private static void yield(int n) {
		System.out.println("yield method " + n);
	}
}

Example.java:3: エラー: switch式の外側のyield
        yield(123);
        ^
  (yieldというメソッドを呼び出すには、yieldを受取り側またはタイプ名で修飾します)

yieldがstaticメソッドの場合、クラス名で修飾すれば呼び出せる。
yieldが インスタンスメソッドの場合、thisを付ければ呼び出せる。

		Example.yield(123);
		this.yield(123);

アロー構文

yieldを使ってswitch式を作る場合は「case 値: yield 式;」と書くが、「case 値 -> 式;」と書くことも出来る。

	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY    -> 1;
		case TUESDAY   -> 2;
		case WEDNESDAY -> 3;
		case THURSDAY  -> 4;
		case FRIDAY    -> 5;
		case SATURDAY  -> 6;
		default        -> 100 + day.ordinal();
	};
	System.out.println(value);

アロー構文では、式の他にブロックか例外を書くことが出来る。
(ブロックを作らずに例外を直接書けるのは利便性の為らしい)

		default -> throw new IllegalStateException(day.toString());

ブロックから値を返すには(アロー構文でも)yieldで値を書く。

		case MONDAY -> { System.out.println(day); yield 1; }

		default -> { System.out.println(day); throw new IllegalStateException(day.toString()); }

アロー構文の場合はcaseがフォールスルーしないので、breakを書かない記法として使うことも出来るかもしれないが、紛らわしいのでこういう使い方はしない方がいいと思う。

	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	switch (day) {
		case MONDAY    -> System.out.println(1);
		case TUESDAY   -> System.out.println(2);
		case WEDNESDAY -> System.out.println(3);
		case THURSDAY  -> System.out.println(4);
		case FRIDAY    -> System.out.println(5);
		case SATURDAY  -> System.out.println(6);
		default        -> System.out.println(100 + day.ordinal());
	};

複数のcaseに対して同一の処理をしたい場合は、カンマ区切りで複数の値をcaseに指定する


caseの「->」と「:」は混在できない。
混在しているとコンパイルエラーになる。

	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY    -> 1;
		case TUESDAY:  yield 2;
〜
	};

Example.java:9: エラー: switchでcaseの異なる種類が使用されています
                case TUESDAY:  yield 2;
                ^

網羅性チェック

switch式(値を返すswitch)では、case 値 -> 式;でもcase 値: yield 式;でもcaseの網羅性チェックが行われる。
(switch文(値を返さないswitch)の場合は、(従来どおり)網羅性はチェックされない)

列挙型のswitch式の場合、caseに列挙子の漏れがあるとコンパイルエラーになる。
int等のswitch式の場合、defaultが無いとコンパイルエラーになる。

	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
		case TUESDAY                -> 7;
		case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
//		case WEDNESDAY              -> 9;
	};
	System.out.println(value);

Example.java:6: エラー: switch式がすべての可能な入力値をカバーしていません
                var value = switch (day) {
                            ^

ブロックの脱出

switch式(値を返すswitch)の場合、continueやbreak(ラベル指定breakも)でブロックを脱出することは出来ない。
returnも不可。

loop:	for (var day : DayOfWeek.values()) {
		var value = switch (day) {
			case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
			case TUESDAY                -> 7;
			case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
			case WEDNESDAY              -> { break; }
//			case WEDNESDAY              -> { break loop; }
//			case WEDNESDAY              -> { continue; }
//			case WEDNESDAY              -> { return; }
		};
		System.out.println(value);
	}

Example.java:11: エラー: switch式の外側でbreakを実行しようとしています
                        case WEDNESDAY              -> { break; }
                                                         ^

カンマ区切り複数ラベル

Java14以降では、ひとつのcaseに値をカンマ区切りで複数記述することが出来る(multiple comma-separated labels)。
(「case 値: 処理」の形式の場合、breakが無いとフォールスルー(fall through)することを利用し、複数の値に対して同じ処理を行いたい場合は「case 値1: case 値2: 処理」と書いていた)
特にアロー構文「case 値 ->はフォールスルーしないので、複数の値に対して同じ処理を行う場合はこの記法を使う。

従来の記法
	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	switch (day) {
	case MONDAY:
	case FRIDAY:
	case SUNDAY:
		System.out.println(6);
		break;
	case TUESDAY:
		System.out.println(7);
		break;
	case THURSDAY:
	case SATURDAY:
		System.out.println(8);
		break;
	case WEDNESDAY:
		System.out.println(9);
		break;
	};
カンマ区切りの例
	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	switch (day) {
	case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY:
		System.out.println(6);
		break;
	case TUESDAY:
		System.out.println(7);
		break;
	case THURSDAY, SATURDAY:
		System.out.println(8);
		break;
	case WEDNESDAY:
		System.out.println(9);
		break;
	};
switch式(yield)の例
	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY:
			yield 6;
		case TUESDAY:
			yield 7;
		case THURSDAY, SATURDAY:
			yield 8;
		case WEDNESDAY:
			yield 9;
	};
	System.out.println(value);
switch式(アロー構文)の例
	var day = DayOfWeek.SUNDAY;
	var value = switch (day) {
		case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
		case TUESDAY                -> 7;
		case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
		case WEDNESDAY              -> 9;
	};
	System.out.println(value);

switch内の変数のスコープ

switch内(case部分)でローカル変数を定義すると、その変数のスコープはswitch内全体となる。
つまり、異なるcaseで同名のローカル変数を定義しようと思っても、出来ない。(重複エラーになる)

	switch(s) {
	case "a":
		int n = 1;
		〜
		break;
	default:
		int n = 9; ←変数nが既に定義されているというコンパイルエラー
		〜
		break;
	}

yieldを使うときも同様。

アロー構文の場合はそもそも変数定義を書けない(ひとつの式しか書けない)ので、スコープの話は関係ない。


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