本课程将继续我们从上节课 8.5 -- Switch 语句基础 开始的 switch 语句探索。在上一课中，我们提到标签下的每组语句都应以一个 break 语句 或一个 return 语句 结束。
在本课程中，我们将探讨原因，并讨论一些有时会让新程序员感到困惑的 switch 作用域问题。
穿透（Fallthrough）
当 switch 表达式匹配一个 case 标签或可选的 default 标签时，执行从匹配标签后的第一个语句开始。执行将顺序继续，直到以下终止条件之一发生：
- 到达 switch 块的末尾。
- 另一个控制流语句（通常是
break或return）导致 switch 块或函数退出。 - 其他情况中断了程序的正常流程（例如，操作系统关闭程序，宇宙内爆等…）
请注意，存在另一个 case 标签不是这些终止条件之一——因此，如果没有 break 或 return，执行将溢出到后续的 case 中。
这是一个展示这种行为的程序：
#include <iostream>
int main()
{
switch (2)
{
case 1: // Does not match
std::cout << 1 << '\n'; // Skipped
case 2: // Match!
std::cout << 2 << '\n'; // Execution begins here
case 3:
std::cout << 3 << '\n'; // This is also executed
case 4:
std::cout << 4 << '\n'; // This is also executed
default:
std::cout << 5 << '\n'; // This is also executed
}
return 0;
}该程序输出以下内容：
2 3 4 5
这可能不是我们想要的！当执行从一个标签下的语句流向后续标签下的语句时，这被称为穿透。
警告
一旦 case 或 default 标签下的语句开始执行，它们将溢出（穿透）到后续的 case 中。break 或 return 语句通常用于防止这种情况。
由于穿透很少是期望或有意的，许多编译器和代码分析工具会将穿透标记为警告。
[[fallthrough]] 属性
注释有意的穿透是告诉其他开发人员穿透是有意为之的常见约定。虽然这对其他开发人员有用，但编译器和代码分析工具不知道如何解释注释，因此它不会消除警告。
为了解决这个问题，C++17 添加了一个名为 [[fallthrough]] 的新属性。
属性是现代 C++ 的一个特性，允许程序员向编译器提供一些关于代码的额外数据。要指定一个属性，属性名称放在双括号之间。属性不是语句——相反，它们几乎可以在任何上下文相关的地方使用。
[[fallthrough]] 属性修改一个 null 语句，以表明穿透是有意的（并且不应触发任何警告）。
#include <iostream>
int main()
{
switch (2)
{
case 1:
std::cout << 1 << '\n';
break;
case 2:
std::cout << 2 << '\n'; // Execution begins here
[[fallthrough]]; // intentional fallthrough -- note the semicolon to indicate the null statement
case 3:
std::cout << 3 << '\n'; // This is also executed
break;
}
return 0;
}这个程序打印
2 3
并且它不应该产生任何关于穿透的警告。
最佳实践
使用 [[fallthrough]] 属性（连同空语句）来表示有意的穿透。
连续的 case 标签
您可以使用逻辑或运算符将多个测试组合成一个语句：
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');
}这与我们在 switch 语句介绍中提出的挑战相同：c 被评估多次，读者必须确保每次评估的都是 c。
您可以通过放置多个连续的 case 标签来使用 switch 语句执行类似的操作：
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;
}
}请记住，执行从匹配的 case 标签后的第一个语句开始。case 标签不是语句（它们是标签），所以它们不计算在内。
上面程序中所有 case 语句后的第一个语句是 return true，所以如果任何 case 标签匹配，函数将返回 true。
因此，我们可以“堆叠” case 标签，使所有这些 case 标签共享相同的后续语句集。这不被视为穿透行为，因此此处不需要使用注释或 [[fallthrough]]。
标签不定义新的作用域
对于 if 语句，在 if-条件之后只能有一个语句，并且该语句被隐式地视为在一个块内：
if (x > 10)
std::cout << x << " is greater than 10\n"; // this line implicitly considered to be inside a block然而，对于 switch 语句，标签后的语句都作用于 switch 块。没有创建隐式块。
switch (1)
{
case 1: // does not create an implicit block
foo(); // this is part of the switch scope, not an implicit block to case 1
break; // this is part of the switch scope, not an implicit block to case 1
default:
std::cout << "default case\n";
break;
}在上面的示例中，case 1 和 default 标签之间的 2 条语句被作用于 switch 块的一部分，而不是 case 1 的隐式块。
case 语句内的变量声明和初始化
您可以在 switch 内部声明或定义（但不能初始化）变量，无论是在 case 标签之前还是之后：
switch (1)
{
int a; // okay: definition is allowed before the case labels
int b{ 5 }; // illegal: initialization is not allowed before the case labels
case 1:
int y; // okay but bad practice: definition is allowed within a case
y = 4; // okay: assignment is allowed
break;
case 2:
int z{ 4 }; // illegal: initialization is not allowed if subsequent cases exist
y = 5; // okay: y was declared above, so we can use it here too
break;
case 3:
break;
}尽管变量 y 在 case 1 中定义，但它也在 case 2 中使用。switch 内部的所有语句都被视为同一作用域的一部分。因此，在一个 case 中声明或定义的变量可以在后面的 case 中使用，即使定义变量的 case 从未执行（因为 switch 跳过了它）！
然而，变量的初始化确实需要定义来执行。在任何不是最后一个 case 的 case 中，都不允许初始化变量（因为如果存在后续定义的 case，switch 可能会跳过初始化程序，在这种情况下变量将是未定义的，访问它将导致未定义行为）。在第一个 case 之前也不允许初始化，因为这些语句永远不会执行，因为 switch 无法到达它们。
如果一个 case 需要定义和/或初始化新变量，最佳实践是在 case 语句下的显式块中进行：
switch (1)
{
case 1:
{ // note addition of explicit block here
int x{ 4 }; // okay, variables can be initialized inside a block inside a case
std::cout << x;
break;
}
default:
std::cout << "default case\n";
break;
}最佳实践
如果在 case 语句中定义变量，请在 case 内的块中进行。
小测验时间
问题 #1
编写一个名为 calculate() 的函数，它接受两个整数和一个字符，代表以下数学运算之一：+、-、*、/ 或 %（求余）。使用 switch 语句对整数执行适当的数学运算，并返回结果。如果将无效运算符传递给函数，函数应打印错误消息。对于除法运算符，执行整数除法，不必担心除以零。
提示：“operator”是一个关键字，变量不能命名为“operator”。