C++のswitch文を完全に理解する6種類の実例付き解説

はじめに
●C++とswitch文の基本
●switch文の基本的な使い方
- ○サンプルコード1：単純な値の判定
- ○サンプルコード2：複数のケースの扱い
●switch文の応用例
- ○サンプルコード3：列挙型(enum)との組み合わせ
- ○サンプルコード4：文字列の処理（文字列処理ライブラリの使用）
●switch文の詳細な注意点
- ○break文の重要性
- ○デフォルトケースの使用
●switch文のカスタマイズ方法
- ○サンプルコード5：関数との組み合わせ
- ○サンプルコード6：switch文内での変数宣言
まとめ

はじめに

C++のプログラミング言語は、その強力な機能と柔軟性で知られています。

特に、そのコントロール構造の一つであるswitch文は、多くの場合でコードの可読性と効率を向上させる重要な要素です。

この記事では、C++のswitch文を初心者にもわかりやすく解説し、実例を交えてその使い方を紹介します。

プログラミングに新しく足を踏み入れた方々にも、この記事がC++とswitch文の理解の助けとなることを願っています。

●C++とswitch文の基本

C++は、多様なプログラミングスタイルをサポートする汎用的なプログラミング言語です。

オブジェクト指向プログラミング、ジェネリックプログラミング、手続き型プログラミングなど、多くのプログラミングパラダイムに対応しています。

C++は、そのパワフルな機能により、システムプログラミング、アプリケーション開発、ゲーム開発など幅広い分野で使用されています。

○C++とは何か？

C++は、C言語の拡張として開発され、より高度な機能を備えています。

例えば、クラスとオブジェクト、継承、多態性、テンプレートなど、オブジェクト指向プログラミングの概念をサポートしています。

これにより、コードの再利用性、保守性、スケーラビリティが向上し、より複雑なプログラムの開発が可能になります。

○switch文の基本構造

switch文は、特定の変数や式の値に基づいて、複数の分岐を行うために使用されます。

基本的な構造は下記の通りです。

switch (式) {
    case 値1:
        // 値1の場合に実行するコード
        break;
    case 値2:
        // 値2の場合に実行するコード
        break;
    ...
    default:
        // どのcaseにも該当しない場合に実行するコード
}

ここで、式は評価される式や変数、値1、値2は具体的な値を指します。

break文は、そのcaseを実行した後にswitch文から抜け出すために使われます。

default節は、どのcaseにも該当しない場合に実行されるオプションの節です。

○switch文とif文の比較

switch文とif文は両方とも条件に基づいてコードの実行を制御するために使われますが、それぞれに適した使用場面があります。

if文は、条件が複雑または動的な場合に適しています。

一方、switch文は、単一の変数や式の値に基づく単純な条件分岐に適しており、特に列挙型(enum)や整数型の値を扱う際に効果的です。

また、switch文の方がif-else if-else構造よりも読みやすく、理解しやすいことが多いです。

●switch文の基本的な使い方

C++でのプログラミングにおいて、switch文は複数の選択肢の中から一つを選ぶ際に非常に有用です。

この構文は特に、特定の値に応じて異なる処理を行いたい場合に役立ちます。

switch文の基本的な使い方を理解することで、より効率的かつ可読性の高いコードを書くことができるようになります。

switch文は、ある変数の値に応じて異なるコードブロックを実行するために使用されます。

この構文は、特定の値に対して個別の処理を行いたい場合に特に役立ちます。

例えば、ユーザーからの入力に応じて異なるメッセージを表示するプログラムなどが考えられます。

○サンプルコード1：単純な値の判定

ここでは、最も基本的な形のswitch文の使用例を紹介します。

特定の数値に応じて異なるメッセージを表示する簡単なプログラムをみてみましょう。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number;
    cout << "数値を入力してください（1〜3）: ";
    cin >> number;

    switch (number) {
        case 1:
            cout << "入力された数値は1です。" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "入力された数値は2です。" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "入力された数値は3です。" << endl;
            break;
        default:
            cout << "1、2、3以外の数値が入力されました。" << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、ユーザーに数値の入力を求め、入力された数値に応じて異なるメッセージを表示します。

switch (number)文はnumberの値を評価し、対応するcaseラベルのブロックを実行します。break文は、該当するcaseブロックの実行後にswitch文を終了させます。

もし入力された数値が1、2、3以外であれば、defaultケースが実行されます。

○サンプルコード2：複数のケースの扱い

次に、複数のケースを一つのブロックで扱う例を見てみましょう。

このテクニックは、複数の値に対して同じ処理を行いたい場合に便利です。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char grade;
    cout << "評価を入力してください（A、B、C）: ";
    cin >> grade;

    switch (grade) {
        case 'A':
        case 'B':
            cout << "非常に良いパフォーマンスです！" << endl;
            break;
        case 'C':
            cout << "もう少し頑張りましょう。" << endl;
            break;
        default:
            cout << "無効な評価です。" << endl;
    }

    return 0;
}

この例では、case 'A':とcase 'B':が同じブロックに属しています。

つまり、gradeが'A'または'B'の場合には、”非常に良いパフォーマンスです！”というメッセージが表示されます。

これは、複数の異なるケースに対して同じアクションを実行する効率的な方法です。

●switch文の応用例

C++のswitch文は基本的な使い方にとどまらず、様々な応用例が存在します。

これらの応用例を理解することで、より複雑なプログラミングの課題に対応できるようになります。

特に、列挙型(enum)の組み合わせや文字列の処理など、実践的な応用例はC++プログラミングの幅を大きく広げます。

○サンプルコード3：列挙型(enum)との組み合わせ

列挙型(enum)をswitch文と組み合わせることで、コードの可読性と保守性を高めることができます。

#include <iostream>
using namespace std;

enum Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color color = RED;

    switch (color) {
        case RED:
            cout << "赤色選択" << endl;
            break;
        case GREEN:
            cout << "緑色選択" << endl;
            break;
        case BLUE:
            cout << "青色選択" << endl;
            break;
        default:
            cout << "未知の色" << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、Colorという列挙型を定義し、RED、GREEN、BLUEという値を持たせています。

switch文では、これらの値に基づいて異なる処理を行います。

列挙型を使用することで、プログラム内での色の扱いをより明確にし、エラーの発生を防ぐことができます。

○サンプルコード4：文字列の処理（文字列処理ライブラリの使用）

C++では標準的に文字列をswitch文で直接扱うことはできませんが、文字列処理ライブラリを使用することで、間接的に文字列のswitch文処理を実現することが可能です。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<string, int> colorMap;
    colorMap["red"] = 1;
    colorMap["green"] = 2;
    colorMap["blue"] = 3;

    string color;
    cout << "色を入力してください（red, green, blue）: ";
    cin >> color;

    switch (colorMap[color]) {
        case 1:
            cout << "赤色選択" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "緑色選択" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "青色選択" << endl;
            break;
        default:
            cout << "未知の色" << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、まずmapを使って文字列と整数値を対応付けます。

ユーザーからの入力（文字列）に基づいて対応する整数値を取得し、その値に基づいてswitch文で処理を行います。

この方法により、文字列に基づいた分岐処理を実装することができます。

●switch文の詳細な注意点

C++のswitch文を使用する際にはいくつかの重要な注意点があります。

これらの点を理解し適切に対応することで、コードのバグを防ぎ、より効率的で安全なプログラミングが可能になります。

特に重要なのは、break文の使用とdefaultケースの扱いです。

○break文の重要性

switch文内でcase節を使う際、それぞれのケースの終わりにbreak文を置くことが一般的です。

break文がない場合、プログラムは次のcase節にも進んでしまい、意図しない動作を引き起こす可能性があります。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number = 2;

    switch (number) {
        case 1:
            cout << "ケース1" << endl;
            // break文がないため、次のケースも実行される
        case 2:
            cout << "ケース2" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "ケース3" << endl;
            break;
        default:
            cout << "デフォルトケース" << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、numberが2の場合にケース1とケース2の両方の出力が行われます。

これは、case 1:の後にbreak文がないためです。

通常、各case節の後にはbreak文を置くことで、そのケースの処理が終了したら直ちにswitch文を抜けるようにします。

○デフォルトケースの使用

switch文では、どのcaseにも該当しない場合の処理をdefault節で定義できます。これは、予期しない入力やエラー処理に役立ちます。

default節は任意ですが、全ての可能性をカバーするために使用することが推奨されます。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number = 5;

    switch (number) {
        case 1:
            cout << "ケース1" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "ケース2" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "ケース3" << endl;
            break;
        default:
            cout << "予期しない数値: " << number << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、numberが1、2、3のいずれにも該当しない場合にdefault節が実行されます。

これにより、予期しない入力に対して適切な処理を行うことができます。

●switch文のカスタマイズ方法

C++のswitch文は柔軟性が高く、様々な方法でカスタマイズすることができます。

これにより、プログラムの特定のニーズに応じてswitch文をより効果的に使用することが可能になります。

特に、関数との組み合わせやswitch文内での変数宣言など、さまざまなカスタマイズ方法があります。

○サンプルコード5：関数との組み合わせ

関数をswitch文と組み合わせることで、コードの再利用性と整理が容易になります。

#include <iostream>
using namespace std;

void printMessage(int number) {
    switch (number) {
        case 1:
            cout << "ケース1のメッセージ" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "ケース2のメッセージ" << endl;
            break;
        default:
            cout << "デフォルトのメッセージ" << endl;
    }
}

int main() {
    printMessage(1);
    printMessage(2);
    printMessage(3);

    return 0;
}

このコードでは、printMessage関数内でswitch文を使用しています。

これにより、異なる数値に対するメッセージを効率的に処理することができます。

関数を使うことで、コードの再利用性が高まり、プログラムの構造も整理されます。

○サンプルコード6：switch文内での変数宣言

C++では、switch文内で新たな変数を宣言することも可能ですが、その際にはスコープに注意する必要があります。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number = 2;

    switch (number) {
        case 1: {
            // 新たなスコープ内で変数宣言
            int result = number * 2;
            cout << "ケース1の結果: " << result << endl;
            break;
        }
        case 2: {
            // 新たなスコープ内で変数宣言
            int result = number * 3;
            cout << "ケース2の結果: " << result << endl;
            break;
        }
        default:
            cout << "デフォルトケース" << endl;
    }

    return 0;
}

このコードでは、各case節で新たな変数resultを宣言しています。

switch文内で変数を宣言する場合、各case節を新たなスコープ（ブロック）として扱うことが重要です。

これにより、変数のスコープが限定され、他のcase節との間で変数の衝突を避けることができます。