for循环在切换情况之间分裂的行为

Question

在玩代码时，我注意到一个奇怪的行为，我不知道如何解释背后的逻辑

void foo(int n)
{
    int m = n;
    while (--n > 0)
    {
        switch (n)
        {
            case -1:
            case 0:
                for (int j = 0; j < m; ++j)
            default:
                    printf(":-)");
                break;
        }
    }
}

int main()
{
    foo(10);
    return 0;
}

我希望printf执行10次。然后我看到它继续运行（想象是100000而不是10)，并且假设开发人员(VS)将中的printf解释为（这是意料之中的），因此每次进入switch时输出都是n次。

但后来证明j从未初始化。

所以我的问题是为什么？这是一种未定义的行为吗？这不是一个标准的代码吗？

Answer 1

switch块实际上是一组美化的goto语句。不同的案例没有给代码引入作用域或任何逻辑结构。它们实际上只是switch语句要跳转到的目标。

在此程序中，default:标签位于嵌套的for循环内。当default大小写被命中时，程序在循环内跳转，就好像那里有goto语句一样。开关块等效于：

if (n == -1 || n == 0) {
    goto before_loop;
}
else {
    goto inside_loop;
}

before_loop:
for (int j = 0; j < m; ++j) {
    inside_loop:
    printf(":-)");
}

这是危险的，因为跳转到inside_loop:会跳过j=0。正如您所观察到的，j仍然声明了，但没有初始化，访问它会导致未定义的行为。

Answer 2

default只是一个标签（如果n不是-1或0，则代码跳转到的地址）。因此，当n不是-1或0时，流进入for循环的主体，跳过j的初始化。您也可以编写与此相同的代码,因此这里发生的事情会更清楚：

int m = n;
while (--n > 0)
{
    switch (n)
    {
        case -1:
        case 0:
            for (int j = 0; j < m; ++j)
            {
        default: printf(":-)");
            }
            break;
    }
}

（注意，正如@Alagner在评论中提到的，它不会用C++编译器编译，但可以用C语言完美地编译，所以这足以说明我的观点并解释代码的外观）。

所以是的，因为j是未初始化的，所以它是未定义的行为。如果启用编译器警告，它将对您发出警告（https://godbolt.org/z/rzgrap）：

warning: 'j' may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
   12 |                 for (int j = 0; j < m; ++j)
      |                          ^