break 式 / continue 式

break 式

for 式のブロック中で break; と書くと，そこで即座にループが終了します．

fn main() {
    let array = [2, 3, 0, 4, 5];
    for &i in &array {
        if i == 0 {
            break;
        }
        print!("{}, ", i);
    }
    println!();
}

このプログラムを実行すると，次のような流れになります．

1. 最初のループでは i の値が 2 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 2, と出力します．
2. 次のループでは i の値が 3 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 3, と出力します．
3. 次のループでは i の値が 0 です．
   1. if 式のブロックが実行されます．ブロックの中身が break; なので， for 式のループが即座に終了します．
4. ループ後の println!(); が実行され，改行が出力されます．

よって全体の出力は次のようになります．

2, 3, 

continue 式

for 式のブロック中で continue; と書くと，そこで即座に次のループに移ります．

fn main() {
    let array = [2, 3, 0, 4, 5];
    for &i in &array {
        if i == 0 {
            continue;
        }
        print!("{}, ", i);
    }
    println!();
}

このプログラムを実行すると，次のような流れになります．

1. 最初のループでは i の値が 2 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 2, と出力します．
2. 次のループでは i の値が 3 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 3, と出力します．
3. 次のループでは i の値が 0 です．
   1. if 式のブロックが実行されます．ブロックの中身が continue; なので，次の print! マクロは実行されず即座に次のループに移ります．
4. 次のループでは i の値が 4 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 4, と出力します．
5. 次のループでは i の値が 5 です．
   1. if 式のブロックは実行されません．
   2. print! マクロが 5, と出力します．
6. ループ後の println!(); が実行され，改行が出力されます．

よって全体の出力は次のようになります．

2, 3, 4, 5, 

.. 演算子

for 式で in の後に書けるものとして，今までに「配列への参照」「ベクタへの参照」の 2 つが登場しました．ここではさらにもう一つ紹介します．

次のコードを実行してみてください．

fn main() {
    for i in 0..5 {
        println!("{}", i);
    }
}

出力は

0
1
2
3
4

となります．

in の後に 0..5 と書くと， for 式のブロックは i が 0 ， 1 ， 2 ， 3 ， 4 のときそれぞれについて実行されます．

a..b の形式で， a 以上 b 未満の範囲を表します． a と b の型は同じでなければなりません．

一方， .. を ..= に変えて a..=b とすると， a 以上 b 以下になります．

fn main() {
    for i in 0..=5 {
        println!("{}", i);
    }
}

0
1
2
3
4
5

また，上限を書かずに a.. と書くと，内部で break 式が実行されない限り永遠にループし続けます．

fn main() {
    for i in 3.. {
        println!("{}", i);
        if i * i > 30 {
            break;
        }
    }
}

なんと出力されるか予想してください．実際に実行して，予想が合っていたか確かめてみてください．

loop 式

for 式の代わりに loop 式を使うと， break; 式が実行されない限りブロックが繰り返し実行され続けます．

use proconio::input;

fn main() {
    loop {
        input! {
            x: i32,
        }
        if x > 0 {
            println!("{}", x * 2);
        } else {
            break;
        }
    }
}

入力を繰り返し読みこんで，正なら 2 倍して出力し，負であるようなものを読み込んだ時点で終了します．たとえば入力として

3 10 6 -5 2 7

を与えると

6
20
12

と出力されます．

値を返す loop 式

loop 式では， break の直後に式を書くと値を返すことができます．

use proconio::input;

fn main() {
    let value = loop {
        input! {
            x: i32,
        }
        if x > 0 {
            println!("{}", x * 2);
        } else {
            break x; // x の値を返す
        }
    }; // セミコロンが必要
    println!("value: {}", value);
}

先ほどと同様に，負であるようなものを読み込んだ時点で終了しますが，そのときに x の値を返しています．これが value に代入され，最後に println! マクロで出力されています．

よって入力が

3 10 6 -5 2 7

であれば

6
20
12
value: -5

と出力されます．

while 式

while 式は，ある条件が成り立っている間ずっとループします．

fn main() {
    let mut x = 15;
    let mut v = Vec::new();
    while x > 0 {
        v.push(x);
        x /= 2;
    }
    assert_eq!(x, 0);
    assert_eq!(v, vec![15, 7, 3, 1]);
}

1. x に 15 ， v に空のベクタが代入されます．
2. x = 15 より x > 0 が成り立つので，ブロックが実行されます．
   1. v に 15 が追加され， vec![15] になります．
   2. x が 2 で割られ， 7 になります．
3. x = 7 より x > 0 が成り立つので，ブロックが実行されます．
   1. v に 7 が追加され， vec![15, 7] になります．
   2. x が 2 で割られ， 3 になります．
4. x = 3 より x > 0 が成り立つので，ブロックが実行されます．
   1. v に 3 が追加され， vec![15, 7, 3] になります．
   2. x が 2 で割られ， 1 になります．
5. x = 1 より x > 0 が成り立つので，ブロックが実行されます．
   1. v に 1 が追加され， vec![15, 7, 3, 1] になります．
   2. x が 2 で割られ， 0 になります．
6. x = 0 より x > 0 が成り立たないので，ブロックが実行されずにループが終了します．
7. x の値は 0 ， v の値は vec![15, 7, 3, 1] なのでアサートが成功します．

2 重ループとラベル

2 重ループ

for 式のブロック中に，さらに for 式を書くことができます．

fn main() {
    for i in 0..4 {
        for j in 0..i {
            print!("({}, {}) ", i, j);
        }
        println!();
    }
}

1. 外側のループ 1 周目： i = 0 ．
   1. 範囲 0..0 は空なので，内側のループは一度も実行されません．
   2. 改行が出力されます．
2. 外側のループ 2 周目： i = 1 ．
   1. 0..1 の中の各 j について内側のループが実行されます．
   2. 内側のループ 1 周目： j = 0 ．
      1. (1, 0) と出力されます．
   3. 改行が出力されます．
3. 外側のループ 3 周目： i = 2 ．
   1. 0..2 の中の各 j について内側のループが実行されます．
   2. 内側のループ 1 周目： j = 0 ．
      1. (2, 0) と出力されます．
   3. 内側のループ 2 周目： j = 1 ．
      1. (2, 1) と出力されます．
   4. 改行が出力されます．
4. 外側のループ 4 周目： i = 3 ．
   1. 0..3 の中の各 j について内側のループが実行されます．
   2. 内側のループ 1 周目： j = 0 ．
      1. (3, 0) と出力されます．
   3. 内側のループ 2 周目： j = 1 ．
      1. (3, 1) と出力されます．
   4. 内側のループ 3 周目： j = 2 ．
      1. (3, 2) と出力されます．
   5. 改行が出力されます．

よって実行すると次のように出力されます．

(1, 0) 
(2, 0) (2, 1) 
(3, 0) (3, 1) (3, 2) 

0..0 や 2..1 のような空の範囲だと， for 式のブロックは一度も実行されません．よって一行目は空のまま改行だけが行われます．

break

次は，このコードに break; を含む if 式を追加して

fn main() {
    for i in 0..4 {
        for j in 0..i {
            if i * j >= 2 {
                break;
            }
            print!("({}, {}) ", i, j);
        }
        println!();
    }
}

としてみます．出力はどうなるでしょうか？

break; によって終了するのは，一番内側のループただ一つです．

よって，出力は次のようになります．

(1, 0) 
(2, 0) 
(3, 0) 

i = 2, j = 1 のときに ij \geq 2 となるため， (2, 1) が出力される前に内側のループが終了しますが，外側のループは続いているため i = 3 の場合が実行されます．

ラベル

一方， break; によって外側のループを終了し，出力が

(1, 0) 
(2, 0) 

となるようにしたいときはどうすれば良いでしょうか．

このようなときは，ループにラベルを付けます．

'outer: for i in 0..4 {

アポストロフィ ' で始まっている部分 'outer がラベルです．このように書くと， for 式に 'outer という名前を付けることができます．ラベルは先頭に ' が付いていなければなりません．また，ラベルと for の間にコロン : を書くのを忘れてはいけません．

こうして付けた名前は， break 式や continue 式で使うことができます．

fn main() {
    'outer: for i in 0..4 {
        for j in 0..i {
            if i * j >= 2 {
                println!();
                break 'outer;
            }
            print!("({}, {}) ", i, j);
        }
        println!();
    }
}

break 'outer; によって終了するのは，ラベル 'outer が付いた外側の for 式です．よって出力

(1, 0) 
(2, 0) 

が得られます．

値を返すラベル付き loop 式

ラベル付き break でさらに値を返すには，

break ラベル 式;

とします．次は「入力を受け取って，素数ならまた次の入力を受け取り，合成数なら最小の素因数を出力して終了する」プログラムです．

use proconio::input;

fn main() {
    let factor = 'input: loop {
        input! {
            x: i32,
        }
        for i in 2.. {
            // 2 以上の各整数について，
            // x を割り切るか順に調べる
            if i * i > x {
                // i が x の平方根より大きくなったら
                // それ以上調べても意味がない
                break;
            } else if x % i == 0 {
                // i は x を割り切る最小の整数
                break 'input i;
            }
        }
    };
    println!("{}", factor);
}

14 行目の break; では内側のループ， 17 行目の break 'input i; では外側のループが終了します．

たとえば入力が

7 11 5 9 13 8

なら，このうち 7 11 5 9 までを読み込んで 3 と出力します．

練習問題

分からなかったら解答例を見てください．説明できるところはコメントで説明しています．

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