Mdr-C-Tutorial

主题

if else ​

if-else 用于根据条件执行不同的语句。

语法 ​

  1. if (condition) 语句1：如果 condition 成立（求值之后不等于 0），执行 语句1。
  2. if (condition) 语句1 else 语句2：如果 condition 成立（不等于 0），执行 语句1；否则，执行 语句2。

其中的 condition 是标量类型的表达式（毕竟要和整数 0 做比较）；语句1 和 语句2 可以是任意语句，包括其他的 if-else 语句。也就是说，if-else 语句可以嵌套使用，如下所示：

c
if (condition1)
    语句1
else if (condition3)
    语句2
else 语句3

在上面的代码中：

  • 如果 condition1 成立（不等于 0），执行 语句1。
  • 如果 condition1 不成立（等于 0）：
    • 如果 condition2 成立（不等于 0），执行 语句2。
    • 否则，执行 语句3。

在大多数情况下，满足某个条件时需要执行的语句多于一个，此时 if 和 else 后面可以跟随一条复合语句（用大括号包裹的语句和声明序列），这样就可以对很多个语句进行选择性执行了。 如下所示：

c
if (condition) {
    语句1
    语句2
} else if (condition){
    语句3
    语句4
} else {
    语句5
}

应用和注意事项 ​

1. 简单示例 ​

判断一个数是否为正数（只用 if 即可），用到 % 运算符：

c
int num = 10;
if (num > 0){
    printf("num 是正数\n");
}

判断一个整数是否为偶数（使用 if-else 即可）：

c
int num = 10;
if (num % 2 == 0){
    printf("num 是偶数\n");
} else {
    printf("num 是奇数\n");
}

判断一个整数和零的关系（需要使用 if - else if - else）：

c
int num = 10;
if (num > 0) {
    printf("num 是正数\n");
} else if (num == 0) {
    printf("num 是零\n");
} else {
    printf("num 是负数\n");
}

根据分数划定等级（假如大等于 85 分是 A，大等于 70 分是 B，大等于 60 分是 C，低于 60 分是 D）：

c
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score;
    printf("请输入分数：");
    scanf("%d", &score);
    if (score >= 85) {
        printf("A\n");
    } else if (score >= 70) {
        printf("B\n");
    } else if (score >= 60) {
        printf("C\n");
    } else {
        printf("D\n");
    }
}

减少缩进层数 ​

当代码中包含多层 if-else 嵌套时，会形成所谓的“箭头代码”（Arrow Code），因为缩进看起来像一个箭头 >：

c
if (condition1){
    if (condition2){
        if (condition3){
            if (condition4){
                if (condition5){
                    if (condition6){
                        // ... 可能很长
                    }
                }
            }
        }
    }
}

这种代码结构复杂，难以阅读和维护。（我亲眼见过 8 层嵌套的 if-else）

一种非常有效的优化方法是使用卫语句（Guard Clauses）。

卫语句的核心思想是：在函数或代码块的开头，先检查并处理所有不符合条件的、异常的或边界的情况，然后立即退出（例如使用 return）。这样，函数的主体部分就可以在没有嵌套的情况下平铺直叙地编写。

优化前：深层嵌套的“箭头代码”：

假设我们有一个函数，根据输入的分数（0-100 分）给出评语。我们需要先判断分数是否有效。

c
#include <stdio.h>

void print_grade_comment(int score) {
    // 1. 先判断分数是否在有效范围内
    if (score >= 0 && score <= 100) {  // 第一层缩进
        // 2. 如果有效，再根据具体分数给出评语
        if (score >= 90) {             // 第二层缩进
            printf("非常优秀！\n");
        } else if (score >= 60) {
            printf("做得不错，通过了。\n");
        } else {
            printf("需要更加努力。\n");
        }
    } else {
        printf("错误：分数必须在 0 到 100 之间。\n");
    }
}

在这段代码里，核心的评语逻辑被包裹在一个 if 语句块中，增加了缩进，使得代码逻辑不是那么一目了然。

我们反过来想：先把所有“坏”情况（无效分数）处理掉，并立即退出函数。

c
#include <stdio.h>

void print_grade_comment_improved(int score) {
    // 卫语句：检查无效分数，如果无效则直接报错并退出函数
    if (score < 0 || score > 100) {
        printf("错误：分数必须在 0 到 100 之间。\n");
        return; // 提前退出
    }

    // 如果代码能执行到这里，说明分数一定是有效的。
    if (score >= 90) {
        printf("非常优秀！\n");
    } else if (score >= 60) {
        printf("做得不错，通过了。\n");
    } else {
        printf("需要更加努力。\n");
    }
}

紧接复合语句 ​

即使满足某个条件时只需执行一条表达式语句，也建议使用大括号将其包裹，使其使用复合语句：这样不仅容易阅读（方便读出由 if 控制的范围），而且方便后续的扩展，避免出现意料之外的错误（如悬垂 if 等）。

悬垂 if

观察下面的代码：

c
if (condition1)
    if (condition2)
        语句1;
else
    语句2;

问题来了：上面的 else 和哪个 if 相对应？

不是第一个，而是第二个。别被 缩进 忽悠了。根据规则，else 是和最近的未配对的 if 相对应的。（这个规则是构建抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST) 时消除歧义 (Grammar Ambiguity) 的约定，符合直觉，容易实现）

ps. 有些学校的期末考试题目也会在这里挖坑（ 😦

一个和悬垂 if 很像的错误

假如我有如下功能：当角色生命值等于 0 时，将角色的状态设置为死亡。如果不使用大括号包裹，我可能会写出这样的代码：

c
if (hp == 0)
    state = PLAYER_DEAD;
if ( /* 其他条件 */ )
    // 其他代码

现在，如果我想增加功能：在角色死亡后，打印一条消息。那么我可能会这样写：

c
if (hp == 0)
    state = PLAYER_DEAD;
    printf("角色死亡\n");
if ( /* 其他条件 */ )
    // 其他代码

但是，当运行的时候，我会发现，无论角色生命值是否等于 0，都会打印消息。这是因为，if 语句只能控制其后的第一条语句即 state = PLAYER_DEAD; 的执行与否，因此即使角色生命值不等于 0，printf("角色死亡\n"); 也会被执行。

为了避免这种情况，建议永远使用大括号包裹 if 之后的语句，使之成为复合语句，如下所示：

c
if (hp == 0) {
    state = PLAYER_DEAD;
}
if ( /* 其他条件 */ ) {
    // 其他代码
}

这样的话，扩展功能之后，就不会影响到原来的代码了：

c
if (hp == 0) {
    state = PLAYER_DEAD;
    printf("角色死亡\n");
}
if ( /* 其他条件 */ )
    // 其他代码

这个问题曾经导致了苹果的一次严重的安全漏洞：The Apple ‘goto fail;’ vulnerability