为什么在 C/C++ 中交织 switch/for/if 语句是有效的？ [复制]答案

【问题标题】：Why it is valid to intertwine switch/for/if statements in C/C++? [duplicate]为什么在 C/C++ 中交织 switch/for/if 语句是有效的？ [复制]
【发布时间】：2020-01-06 08:35:25
【问题描述】：

我正在阅读boost/asio/coroutine.hpp，无法理解 BOOST_ASIO_CORO_REENTER 和 BOOST_ASIO_CORO_YIELD 的实现。

的展开形式

reenter (this) {
  yield ..
  yield ..
}

似乎是交织在一起的 switch/if/for 语句。我想知道为什么这是有效的C代码？我写了类似的东西（如下所示），发现它使用 gcc 编译。

int main() {
  int a = 1;
  switch (a)
  case 0: if (1) a = 2;
  else case 1: for (;;) {
    case 3:
      break;
  }

  return 0;
}

【问题讨论】：

那是Duff's device的诡计。
如果您使用的是 boost，那么您正在编写 C++，而不是 C。所以您应该问为什么这是有效的 C++，而不是为什么它是有效的 C（即使答案可能非常相似)。
是否需要包含一些原始代码？
switch statement with do-while interleaved, How does Duff's device work?
这与boost-asio 完全无关。这是一个语法问题。不要乱加标签。

标签： c++ c language-lawyer

【解决方案1】：

原因是switch statements 不是结构化的控制流语句。相反，它们应该被视为静态调度的语法糖。 Dispatch 意味着控制流被重定向，而 static 意味着编译器知道它被重定向到哪里。

所以你的代码

int a = 1;
switch (a)
case 0: if (1) a = 2;
else case 1: for (;;) {
  case 3:
    break;
}
return 0;

将被编译成大致相当于

的东西

int a = 1;
void *dest = dispatch(a, { case0_addr, case1_addr, case3_addr });
goto *dest;
case0_addr:
if (1) { 
  a = 2;
} else {
case1_addr:
  for (;;) {
    case3_addr:
    goto case_end;
  }
}
case_end:
return 0;

其中dispatch 是编译器运行的函数，用于发出静态调度所需的机器代码。由于所有调度值都是常量，并且所有调度目标都是编译器已知的，因此它可以生成非常高效的机器代码。

至于为什么它是合法的，我想原因是因为它没有特别的理由让它是非法的。如图所示，case 语句只是 goto 标签，因此它们可以放置在任何地方。

【讨论】：

【解决方案2】：

从句法上讲，switch 的主体只是一个语句（通常，但不一定是复合语句）

6.8:

statement:
               labeled-statement
               compound-statement
               expression-statement
               selection-statement
               iteration-statement
               jump-statement

可能会被标记 6.8.1:

labeled-statement:
                identifier : statement
                case constant-expression : statement
                default : statement

例子：

switch(1) one: case 1: dothis();

如果是复合语句，则递归的每个子语句也可以被标记。示例：

switch(x) {
    if(1) one: case 1: dothis();
    else case 0: orthis();  /*fallthru*/
    three: case 3: three();
}

语法将case/default-labels 和常规标签视为相同，只有语义检查验证case/default-labels 在switch 内。

在实现方面，一切都编译成（平面）程序集。

例如

if(test) YesBranch; else ElseBranch;

被扁平化为（伪组装）

IF_NOT_THEN_GOTO(test, PAST_YES_BRANCH)
YesBranch
goto PAST_NO_BRANCH;
NoBranch
PAST_NO_BRANCH:;

没有理由不能标记这种扁平代码中的任何内容。

case/default 标签也与常规标签一样，只是它们也用于（最常见的）计算跳转。

【讨论】：