深蓝学院C++基础与深度解析笔记 第 5 章 语句

1. 语句基础

● 语句的常见类别

– 表达式语句：表达式后加分号，对表达式求值后丢弃，可能产生副作用
– 空语句：仅包含一个分号的语句，可能与循环一起工作
– 复合语句（语句体）：由大括号组成，无需在结尾加分号，形成独立的域（语句域）
分号：标志语句的结束

顺序语句与非顺序语句

– 顺序语句
● 从语义上按照先后顺序执行
● 实际的执行顺序可能产生变化（编译器优化、硬件乱序执行）
● 与硬件流水线紧密结合，执行效率较高
– 非顺序语句：选择 | 循环 | goto
● 在执行过程中引入跳转，从而产生复杂的变化
● 分支预测错误可能导致执行性能降低

● 最基本的非顺序语句： goto

– 通过标签指定跳转到的位置
– 具有若干限制
● 不能跨函数跳转
● 向前跳转时不能越过对象初始化语句
– 向后跳转可能会导致对象销毁与重新初始化
● goto 本质上对应了汇编语言中的跳转指令
– 缺乏结构性的含义
– 容易造成逻辑混乱
– 除特殊情况外，应避免使用,非必要 不要写这种shit!

2. 分支语句

1、if else: 语法
● 使用语句块表示复杂的分支逻辑
● 从 if 到 if-else
– 实现多重分支
– else 会与最近的 if 匹配
– 使用大括号改变匹配规则，没有大括号只执行下一行
● if V.S. constexpr if—— 运行期与编译期分支
● 带初始化语句的 if：c++ 17以后

2、switch{}: 语法
● 条件部分应当能够隐式转换为整形或枚举类型，可以包含初始化的语句
C++17:

● case/default 标签

– case 后面跟常量表达式 , 用于匹配 switch 中的条件，匹配时执行后续的代码
– 可以使用 break 跳出当前的 switch 执行,记得break,一般每一个分支都加，最后一个也加
– default 用于定义缺省情况下的逻辑
– 在 case/default 中定义对象要加大括号 { },
●[[fallthrough]] 属性：代替break,但是不跳出

● 与 if 相比的优劣

– 分支描述能力较弱，需要列举
– 在一些情况下能引入更好的优化

3. 循环语句

A、while() : 语法

● 处理逻辑：
– 1. 判断条件是否满足，如果不满足则跳出循环
– 2. 如果条件满足则执行循环体
– 3. 执行完循环体后转向步骤 1
● 注意：

在 while 的条件部分不包含额外的初始化内容  
while();是一个死循环

B、do-while: 语法

– 注意结尾处要有分号，表示一条语句的结束
● 处理逻辑：
– 1. 执行循环体
– 2. 断条件是否满足，如果不满足则跳出循环
– 3. 如果条件满足则转向步骤 1

C、for： 语法

for ( int v:arr) { 
    cout<<v<<endl;
}

● 处理逻辑
– 1. 初始化语句会被首先执行
– 2. 条件部分会被执行，执行结果如果为 false ，则终止循环
– 3. 否则执行循环体
– 4. 迭代表达式会被求值，之后转向 2
● 在初始化语句中声明多个名字
● 初始化语句、条件、迭代表达式可以为空
● for 的更多示例

D、基于范围的 for 循环: 语法：
● 本质：语法糖，编译器会转换为 for 循环的调用方式
● 转换形式的衍化： C++11 / C++17 / C++20
● 使用常量左值引用读元素；使用 万能引用（ “ universal reference ）”修改元素

4. 语句的综合应用——达夫设备

● 使用循环展开提升系统性能
● 处理无法整除的情形
– 额外增加一个循环语句
– 将 switch 与循环结合 —— 达夫设备
课件讲的没听懂，以下from chatgpt:
在C++中，“达夫设备”（Duff’s device）是一种优化技术，用于加速循环的执行。它是由程序员Tom Duff在1983年提出的，并被广泛使用于C语言和C++中。

达夫设备的主要思想是利用了C语言的"跳跃表达式"（jump table）和"case"语句的结合来实现循环的并行执行。这种技术主要用于在处理大量数据的情况下提高程序的执行效率。

达夫设备的一般实现方式如下：

unsigned count = N;
unsigned n = (count + 7) / 8;

switch (count % 8) {
    case 0: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 7: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 6: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 5: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 4: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 3: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 2: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
    case 1: do { 
        // 处理循环体语句
    } while (--n > 0);
}

这段代码使用了一个switch语句来检查循环次数的余数（count % 8），然后根据不同的余数执行不同的循环体语句，直到计数器n减少为0。通过这种方式，可以实现循环的并行执行，提高程序的效率。

需要注意的是，达夫设备是一种特定的优化技术，使用时需要谨慎。在现代编译器中，通常会进行更复杂的优化，因此达夫设备可能并不总是比编译器生成的代码更高效。此外，达夫设备的使用也可能降低代码的可读性和可维护性，因此在实际开发中应权衡利弊并慎重选择是否使用。