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2024-07-27

何もトリッキーなことしなくても、std::for_eachをstd::all_ofに置き換えればいいだけです。

std::all_ofはすべての配列内要素が特定の条件を満たすか判定するループで、trueを返し続ける限り続き、falseを返した時点でループ終了＝これが完全にbreakの代わりとなる＝です。

以下サンプル

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <string>

class Test {
public:
  std::string s_val;
  int n_val;
  Test(std::string s, int n) {
    s_val = s;
    n_val = n;
  }
};

int main(int argc, char **argv) {

  std::vector<std::shared_ptr<Test>> tests = std::vector<std::shared_ptr<Test>>();

  tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string("あ"), 1));
  tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string("い"), 2));
  tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string("う"), 3));
  tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string("え"), 4));
  tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string("お"), 5));

  std::for_each(tests.begin(), tests.end(), [&](auto &c) {
    std::cout << c->s_val << std::endl;
  });

  std::all_of(tests.begin(), tests.end(), [&](auto &c) {
    if(c->n_val >= 4) {
      return false; // break
    }
    std::cout << c->s_val << std::endl;
    return true;
  });

  return 0;
}

コンパイル、実行結果

 g++ break_for_each.cpp

./a.out

あ
い
う
え
お
あ
い
う

まず最初にTestクラス配列をfor_eachでスタンダードに回します。breakする手段はありません。
次にall_ofに置き換えて、n_valが4以上なら抜ける＝falseを返す＝breakの代わり＝を実現しています。
テスト出力も「う」までしか出ていないことから、途中で抜けたことがわかります。

さて、こんな目的外の用途をしてパフォーマンスは大丈夫か？と気になるところですので、以下、Testクラス配列を10万個生成しfor_eachとall_of両方のループをミリ秒計測で比較してみましたサンプルです。

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <string>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

class Test {
public:
  std::string s_val;
  int n_val;
  Test(std::string s, int n) {
    s_val = s;
    n_val = n;
  }

  static double getmicrotime(void) {
    struct timeval tv;
    gettimeofday(&tv, NULL);
    return (((double)tv.tv_sec)*((double)1000000)+((double)tv.tv_usec));
  }
};

int main(int argc, char **argv) {

  std::vector<std::shared_ptr<Test>> tests = std::vector<std::shared_ptr<Test>>();

  int i; char buf[256]; double mt_fr, mt_to;

  for(i = 0; i < 100000; i++) {
    sprintf(buf, "要素%d", i);
    tests.push_back(std::make_shared<Test>(std::string(buf), i));
  }

  std::cout << "tests counts=" << tests.size() << std::endl;


  mt_fr = Test::getmicrotime();

  std::for_each(tests.begin(), tests.end(), [&](auto &c) {
    if(c->n_val % 10000 == 0) {
      std::cout << c->s_val << std::endl;
    }
  });

  mt_to = Test::getmicrotime();

  std::cout << "std::for_each loop time = " << (mt_to - mt_fr) / 1000 << "ms" << std::endl;

  mt_fr = Test::getmicrotime();

  std::all_of(tests.begin(), tests.end(), [&](auto &c) {
    if(c->n_val % 10000 == 0) {
      std::cout << c->s_val << std::endl;
    }
    return true;
  });

  mt_to = Test::getmicrotime();

  std::cout << "std::all_of loop time = " << (mt_to - mt_fr) / 1000 << "ms" << std::endl;

  mt_fr = Test::getmicrotime();

  std::all_of(tests.begin(), tests.end(), [&](auto &c) {
    if(c->n_val >= 50000) {
      return false;
    }
    if(c->n_val % 10000 == 0) {
      std::cout << c->s_val << std::endl;
    }
    return true;
  });

  mt_to = Test::getmicrotime();

  std::cout << "std::all_of break loop time = " << (mt_to - mt_fr) / 1000 << "ms" << std::endl;

  return 0;
}

コンパイル、実行結果

g++ break_for_each_bench.cpp

./a.out

tests counts=100000

要素0
要素10000
要素20000
要素30000
要素40000
要素50000
要素60000
要素70000
要素80000
要素90000
std::for_each loop time = 1.74ms

要素0
要素10000
要素20000
要素30000
要素40000
要素50000
要素60000
要素70000
要素80000
要素90000
std::all_of loop time = 1.556ms

要素0
要素10000
要素20000
要素30000
要素40000
std::all_of break loop time = 0.993ms

フルループの比較では、両者の性能に差はありません。さて、50000要素目で抜ける＝breakする＝all_ofですが、50％途中で抜けているので50％の削減＝0.7～8msほどになってほしいところですが、これは、ループを抜ける比較判定処理

if(c->n_val >= 50000) {
   return false;
}

が入っているから、多少余計にミリ秒がかかっているものと思われます。よって、パフォーマンスの低下は無くbreakが実現できているといえます。