8-11 break和continue

中断（break）

虽然你已经在switch语句的上下文中见过break语句break statement （8.5节——switch语句基础），但它值得更全面的探讨，因为它也可用于其他类型的控制流语句。break语句会导致while循环、do-while循环、for循环或switch语句终止，执行流程将跳转至跳出循环或switch语句后的下一条语句。

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中断 switch

在switch语句中，break语句通常用于每个case语句的末尾，以表示该case已结束（从而防止执行流程落入后续的case语句）：

#include <iostream>

void printMath(int x, int y, char ch)
{
    switch (ch)
    {
    case '+':
        std::cout << x << " + " << y << " = " << x + y << '\n';
        break; // don't fall-through to next case
    case '-':
        std::cout << x << " - " << y << " = " << x - y << '\n';
        break; // don't fall-through to next case
    case '*':
        std::cout << x << " * " << y << " = " << x * y << '\n';
        break; // don't fall-through to next case
    case '/':
        std::cout << x << " / " << y << " = " << x / y << '\n';
        break;
    }
}

int main()
{
    printMath(2, 3, '+');

    return 0;
}

参见第8.6节——switch语句的贯穿与作用域，以获取更多关于贯穿的信息及更多示例。

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中断循环

在循环语句中，break语句可用于提前终止循环。执行将跳至循环结束后的下一条语句继续进行。

例如：

#include <iostream>

int main()
{
    int sum{ 0 };

    // Allow the user to enter up to 10 numbers
    for (int count{ 0 }; count < 10; ++count)
    {
        std::cout << "Enter a number to add, or 0 to exit: ";
        int num{};
        std::cin >> num;

        // exit loop if user enters 0
        if (num == 0)
            break; // exit the loop now

        // otherwise add number to our sum
        sum += num;
    }

    // execution will continue here after the break
    std::cout << "The sum of all the numbers you entered is: " << sum << '\n';

    return 0;
}

该程序允许用户输入最多10个数字，并在最后显示所有输入数字的总和。若用户输入0，则循环将提前终止（即在输入10个数字之前）。

以下是上述程序的运行示例：

中断也是摆脱故意设置的无限循环的常用方法：

#include <iostream>

int main()
{
    while (true) // infinite loop
    {
        std::cout << "Enter 0 to exit or any other integer to continue: ";
        int num{};
        std::cin >> num;

        // exit loop if user enters 0
        if (num == 0)
            break;
    }

    std::cout << "We're out!\n";

    return 0;
}

上述程序的示例运行：

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break 与 return 的区别

新手程序员有时难以理解 break 和 return 的区别。break 语句会终止 switch 或循环结构，执行流程将跳转至该结构之后的第一条语句。而 return 语句会终止包含该循环的整个函数，执行流程将返回至函数被调用的位置。

#include <iostream>

int breakOrReturn()
{
    while (true) // infinite loop
    {
        std::cout << "Enter 'b' to break or 'r' to return: ";
        char ch{};
        std::cin >> ch;

        if (ch == 'b')
            break; // execution will continue at the first statement beyond the loop

        if (ch == 'r')
            return 1; // return will cause the function to immediately return to the caller (in this case, main())
    }

    // breaking the loop causes execution to resume here

    std::cout << "We broke out of the loop\n";

    return 0;
}

int main()
{
    int returnValue{ breakOrReturn() };
    std::cout << "Function breakOrReturn returned " << returnValue << '\n';

    return 0;
}

以下是该程序的两次运行结果：

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继续

continue语句continue statement提供了一种便捷的方式，可在不终止整个循环的情况下结束当前循环迭代。

以下是使用 continue 的示例：

#include <iostream>

int main()
{
    for (int count{ 0 }; count < 10; ++count)
    {
        // if the number is divisible by 4, skip this iteration
        if ((count % 4) == 0)
            continue; // go to next iteration

        // If the number is not divisible by 4, keep going
        std::cout << count << '\n';

        // The continue statement jumps to here
    }

    return 0;
}

该程序打印所有不能被4整除的0到9之间的数字：

continue语句的作用是使当前执行点跳转到当前循环的末尾。

在for循环中，即使执行了continue语句，for循环的结束语句（如上例中的++count）仍会执行（因为该操作发生在循环体结束之后）。

在while或do-while循环中使用continue语句时需格外谨慎。这类循环通常会改变循环体内部条件语句所使用的变量值。若continue语句导致这些语句被跳过，则可能引发无限循环！

请考虑以下程序：

#include <iostream>

int main()
{
    int count{ 0 };
    while (count < 10)
    {
        if (count == 5)
            continue; // jump to end of loop body

        std::cout << count << '\n';

        ++count; // this statement is never executed after count reaches 5

        // The continue statement jumps to here
    }

    return 0;
}

该程序旨在打印0到9之间的所有数字，但不包括5。然而它实际输出了：

然后进入无限循环。当计数为5时，if语句评估为真，而continue语句导致执行跳转到循环底部。计数变量永远不会递增。因此，在下一次迭代中，计数仍为5，if语句依然为真，程序将持续无限循环。

当然，你应该已经知道：当存在明确的计数变量时，应当使用 for 循环而非 while 或 do while 循环。

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关于break和continue语句使用的争论

许多教材告诫读者不要在循环中使用break和continue语句，一方面是因为它们会导致执行流程跳跃，另一方面则会使逻辑流程更难理解。例如，在复杂逻辑的中间位置插入break语句，可能会被忽略，或者难以明确其触发条件。

然而，若审慎使用，break和continue能通过减少嵌套代码块数量、降低复杂循环逻辑需求，从而提升循环可读性。

例如，请看以下程序：

#include <iostream>

int main()
{
    int count{ 0 }; // count how many times the loop iterates
    bool keepLooping { true }; // controls whether the loop ends or not
    while (keepLooping)
    {
        std::cout << "Enter 'e' to exit this loop or any other character to continue: ";
        char ch{};
        std::cin >> ch;

        if (ch == 'e')
            keepLooping = false;
        else
        {
            ++count;
            std::cout << "We've iterated " << count << " times\n";
        }
    }

    return 0;
}

该程序使用布尔变量控制循环是否继续，并包含一个嵌套代码块——该代码块仅在用户未退出时执行。

以下是使用break语句实现的更易理解的版本：

#include <iostream>

int main()
{
    int count{ 0 }; // count how many times the loop iterates
    while (true) // loop until user terminates
    {
        std::cout << "Enter 'e' to exit this loop or any other character to continue: ";
        char ch{};
        std::cin >> ch;

        if (ch == 'e')
            break;

        ++count;
        std::cout << "We've iterated " << count << " times\n";
    }

    return 0;
}

在此版本中，通过使用单个break语句，我们避免了布尔变量的使用（及其用途和取值位置的理解需求）、else语句以及嵌套代码块。

continue语句最有效地应用于for循环顶部，用于在满足某些条件时跳过循环迭代。这使我们能够避免使用嵌套代码块。

例如，与以下代码相比：

#include <iostream>

int main()
{
    for (int count{ 0 }; count < 10; ++count)
    {
        // if the number is not divisible by 4...
        if ((count % 4) != 0) // nested block
        {
                // Print the number
                std::cout << count << '\n';
        }
    }

    return 0;
}

我们可以这样写：

#include <iostream>

int main()
{
    for (int count{ 0 }; count < 10; ++count)
    {
        // if the number is divisible by 4, skip this iteration
        if ((count % 4) == 0)
            continue;

        // no nested block needed

        std::cout << count << '\n';
    }

    return 0;
}

减少使用的变量数量和降低嵌套代码块的层级，对提升代码可读性的效果远大于使用break或continue语句造成的损害。因此，我们认为审慎使用break或continue是可接受的。

最佳实践
当break和continue语句能简化循环逻辑时，请使用它们。

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关于提前返回的争论

关于return语句同样存在类似的争论。若return语句并非函数中的最后一条语句，则称为提前返回。许多程序员认为应避免使用提前返回early return。仅在函数末尾包含一条return语句的函数具有简洁性——你可以假设该函数会接收实参，执行其实现的逻辑，并直接返回结果而不偏离流程。额外的返回语句会使逻辑复杂化。

反驳观点认为：使用提前返回能让函数在完成任务后立即退出，既减少了阅读冗余逻辑的负担，又最大限度降低了条件嵌套代码块的需求，从而提升代码可读性。

部分开发者采取折中方案：仅在函数开头使用提前返回进行形参验证（捕获无效实参），之后仅保留单个返回语句。

我们的立场是：提前返回利大于弊，但承认这种实践需要一定技巧。