switch fallthrough机制与作用域
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在上一课中，我们提到标签下的每一组语句都应该以break语句或return语句结尾。
在本课中，我们将探索原因，并讨论一些有时会绊倒新程序员的switch作用域问题。
Fallthrough机制
当switch表达式与case标签或可选的默认标签匹配时，执行从匹配标签之后的第一条语句开始。然后继续按顺序执行，直到发生以下终止条件之一：
- switch代码块结束
- 另一个控制流语句（通常是break或return）导致退出代码块或函数。
- 其它打断程序正常控制流的事情（操作系统杀死了对应的进程等其它原因）
请注意，另一个case标签的存在不是这些终止条件之一——因此，如果没有中断或返回，执行将溢出到后续的case情况中。
下面是一个显示此行为的程序：
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#include <iostream>
int main()
{
switch (2)
{
case 1: // 不匹配
std::cout << 1 << '\n'; // 跳过
case 2: // 匹配
std::cout << 2 << '\n'; // 从这里开始执行
case 3:
std::cout << 3 << '\n'; // 这里也会执行
case 4:
std::cout << 4 << '\n'; // 这里也会执行
default:
std::cout << 5 << '\n'; // 这里也会执行
}
return 0;
}
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该程序输出以下内容：
这可能不是我们想要的！当执行从标签下的语句流到后续标签下的语句时，这称为fallthrough。
由于很少需要有意进行fallthrough，因此许多编译器和代码分析工具将fallthrough标记为警告。
警告
一旦case或默认标签下的语句开始执行，它们将溢出（fallthrough）到后续的case中。Break或return语句通常用于防止这种情况。
[[fallthrough]]属性
可以通过注释，来告诉其它开发人员，switch的fallthrough行为是有意设计的。虽然这对其他开发人员有效，但编译器和代码分析工具不知道如何解释注释，因此不会消除警告。
为了帮助解决这个问题，C++17添加了一个名为[[fallthrough]]的新属性。
属性是一种现代C++功能，它允许程序员向编译器提供有关代码的一些附加数据。要指定属性，请将属性名称放在双括号之间。属性不是语句——相反，它们几乎可以在上下文相关的任何地方使用。
下面的例子中，[[fallthrough]]属性修改null语句，以指示fallthrough是有意的（不应触发任何警告）：
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#include <iostream>
int main()
{
switch (2)
{
case 1:
std::cout << 1 << '\n';
break;
case 2:
std::cout << 2 << '\n'; // 这里开始执行
[[fallthrough]]; // 有意的进行 fallthrough -- 注意这里的分号代表空语句
case 3:
std::cout << 3 << '\n'; // 这里也会执行到
break;
}
return 0;
}
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该程序打印：
并且它不应该生成任何关于fallthrough的警告。
最佳实践
使用[[fallthrough]]属性（以及null语句）来指示有意的fallthrough。
连续case标签
您可以使用逻辑OR运算符将多个测试组合到单个语句中：
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bool isVowel(char c)
{
return (c=='a' || c=='e' || c=='i' || c=='o' || c=='u' ||
c=='A' || c=='E' || c=='I' || c=='O' || c=='U');
}
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这里c被多次求值。
通过按顺序放置多个case标签，可以使用switch语句执行类似的操作：
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bool isVowel(char c)
{
switch (c)
{
case 'a': // if c is 'a'
case 'e': // or if c is 'e'
case 'i': // or if c is 'i'
case 'o': // or if c is 'o'
case 'u': // or if c is 'u'
case 'A': // or if c is 'A'
case 'E': // or if c is 'E'
case 'I': // or if c is 'I'
case 'O': // or if c is 'O'
case 'U': // or if c is 'U'
return true;
default:
return false;
}
}
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请记住，执行从匹配的case标签之后的第一条语句开始。case标签不是语句（它们是标签），因此它们不算数。
上面程序中所有case语句之后的第一个语句都返回true，因此如果任何case标签匹配，函数将返回true。
因此，我们可以“堆叠”case标签，以使所有这些case标签在之后共享相同的语句集。这不被认为是fallthrough行为，因此这里不需要使用注释或[[fallthrough]]。
switch语句中case的作用域
使用if语句，在if条件之后只能有一条语句，并且该语句被认为隐式地位于代码块内：
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if (x > 10)
std::cout << x << " is greater than 10\n"; // 该语句被认为隐式地位于代码块内
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然而，对于switch语句，标签后的语句都作用于switch块。不会创建隐式块。
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switch (1)
{
case 1: // 不会创建隐式块
foo(); // 在switch的作用域内，而不是case 1内
break; // 在switch的作用域内，而不是case 1内
default:
std::cout << "default case\n";
break;
}
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在上面的示例中，case 1 标签和default标签之间的2条语句的作用域是switch块的一部分，而不是case 1 隐含的代码块。
case语句中的变量声明和初始化
您可以在case标签之前和之后声明或定义（但不能初始化）switch语句内的变量：
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switch (1)
{
int a; // okay: case标签之前可以声明变量
int b{ 5 }; // 不合法: case 标签之前，不可以初始化变量
case 1:
int y; // okay 但不推荐
y = 4; // okay: 赋值语句可以
break;
case 2:
int z{ 4 }; // 不合法: 后面还有case标签，不允许初始化变量
y = 5; // okay: y 在上面声明，所以这里可以赋值
break;
case 3:
break;
}
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在 case 1 中定义了变量y，在 case 2 中使用了它。switch内的所有语句都被视为同一作用域的一部分。因此，在 case 1 内声明或定义的变量可以在以后使用。
然而，变量的初始化，需要在运行时执行（因为需要将初始值设置给变量）。如果后续还有case标签，则不允许初始化变量（因为初始化可能被跳过，这将使变量未初始化）。在第一个case标签之前不允许初始化，因为这些语句永远不会执行，switch语句无法指定到它们。
如果case标签内需要定义和初始化新变量，最佳实践是在case语句下的显式块内进行定义和初始化：
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switch (1)
{
case 1:
{ // 这里有一个显示的代码块
int x{ 4 }; // okay, 变量在一个新的代码块内初始化
std::cout << x;
break;
}
default:
std::cout << "default case\n";
break;
}
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最佳实践
如果定义case语句中使用的变量，请在case内的显示代码块中定义。
