C#で動的なgotoラベルを実装したい

Question

コンパイラ最適化について勉強していました。


まず、C言語では、gccで以下のような記述ができます。
```c
void main()
{
	int i = 1;
	void *labels[2] = { &&LABEL0, &&LABEL1 };
	goto *labels[i];
LABEL0:
	printf("LABEL0
");
	goto END;
LABEL1:
	printf("LABEL1
");
	goto END;
END:
	printf("END
");
}
```
`&&LABEL0`というのは、gccの拡張文法です。
これは、labelが何十個と増えた場合に、if else文やswitch文より高速に動作するように思えます。


ここで、C#で上記と同様の内容を書くことはできないでしょうか？というのが質問です。すなわち、ラベルを値として扱えないか、ということです。

なお、以下は試してみましたがダメでした。
```cs
void main()
{
	int i = 1;
	switch (0)
	{
	case 0: goto case i+1; //定数値が必要です。
	case 1: Console.WriteLine("i=0"); break;
	case 2: Console.WriteLine("i=1"); break;
	}
}
```
また、そもそもこの質問がちんぷんかんぷんなことを言っていた場合、それも指摘くださると嬉しいです。

Accepted Answer

ご回答ありがとうございました。

質問修正欄でZuiShinさんがわかりやすくまとめてくださっていますが、ベストアンサーにできないのでこちらでまとめました。

まず、最適化オプションを有効にしてビルドしたところ、switch文で意図した結果が得られたので、その点で問題は解決しました。asmさん、catsforepawさん、ありがとうございました。

次に、デリゲート配列はたまに使うのですが、今回はメソッドを使いたくなかったのでパスしました。maisumakunさん、ありがとうございました。

さて、ラベルを値として扱う方法ですが、[こちら](https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.reflection.emit.ilgenerator.marklabel?view=netframework-4.8)に記載された System.Reflection.Emit.Label の例が動作しました。System.Linq.Expressions.LabelExpression でもできそうですが、正直私にはまだ難しいと感じました。ZuiShinさん、raccyさん、ありがとうございました。

Answer

> これは、labelが何十個と増えた場合に、if else文やswitch文より高速に動作するように思えます。 

それは気のせいです。if文はともかく（ご質問のようなコードだとif文は不適当ですね）、switch文に関してはほぼ差はないでしょう。

コンパイル時にswitch文をテーブルジャンプに置き換えるというのは古くからある最適化の手法です。それはCもC#も同様です。

「そんな気がする」というだけで無意味な判りづらいコードを書くよりも、素直に書いてコンパイラーの最適化に任せる方が、大抵の場合は良い結果をもたらします。速さを追求するのなら最適化について学ぶと良いでしょう（アセンブラーの知識が要求されますが）。

Answer

> これは、labelが何十個と増えた場合に、if else文やswitch文より高速に動作するように思えます。

コンパイラの最適化によってswitch文がテーブルジャンプに最適化されることは割とあります。
C#も[SWITCH](https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.switch?view=netframework-4.8)命令によるジャンプテーブルになる場合があります。

[適当に調べたところ](https://sharplab.io/#v2:EYLgHgbALANALiAlgGwD4AEBMBGAsAKHQGYACLEgYRIG8CT6zTEA7OEgWQAoW3EBKGnQbCAzgHdEcAMYALbn1r5hyhlICGIgKYkADCDIB2EpgDcQlcPVaS2feiNEzSi5Y3bMdo1CcvhAej8SK20iTxJvc18AoLdwsIBWH196aOCSeLCIJOTU2Igwg2yowLSDMIBOIpcAE00AMzUAV2QEQxIAWmwqhgBfSL78HqA=)3分岐以上ではジャンプテーブルを使うようです。


---

**追記**
ついでにgccによるC言語の場合[さらに簡潔になり](https://godbolt.org/z/jXm2eR)ジャンプがなくなります。
基本的にこのレベルの**コンパイラができる最適化**は人間がやる理由がありません。
古い・もしくは最適化しないコンパイラを使わざるを得ない時、計測の結果、性能が足りない時に行う最後の手段です。

C#が動く時点で、そんな曲芸が必要な環境はほぼ皆無だと思います。

Answer

現在のC# 8.0では仕様上は無理です。

[Statements - C# language specification | Microsoft Docs](https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/language-reference/language-specification/statements#the-goto-statement)

※ 上はC #6.0のドラフト仕様ですが、C# 8.0までに変更されたというのは見つけられないため、このままと思われます。

```text
goto_statement
    : 'goto' identifier ';'
    | 'goto' 'case' constant_expression ';'
    | 'goto' 'default' ';'
    ;
```

普通の`goto`に続くのは識別子(identifier)のみ、`goto case`に続くのは定数式(constant expression)のみ、そして最後は`gote default;`で完結している文だけが`goto`文として使えます。全てコンパイル時に確定され、動的に値が変わるような式を入れることはできません。

Answer

配列にラムダ式を入れておいてそれを呼び出す、みたいな手段で代替できないでしょうか。

Answer

あくまでそれはGCC独自の拡張なだけで、他のコンパイラで使用できるとは限らないので注意しましょう。

早い話がアドレスのテーブルを作って、そこにジャンプしているだけって話ですが、
これである程度大規模なコードを組んでみるとわかりますが、こういうので一歩間違えると、一発暴走するようになります

そのテーブルに設定される値が果たして安全なアドレス値なのか、がチェックできない時点で、こんな危険な構文は全く意味がないと断じることができるかと思います

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