if 语句与语句块：C++ 条件控制详解

我们将首先讨论控制流语句中的第一类——条件语句。条件语句用于指定在何种情况下应执行与之关联的一条或多条语句。

C++ 支持两种基本的条件语句：if 语句（《if 语句简介》中介绍，本节将继续展开）和 switch 语句（将在后续两节讲解）。

if 语句快速回顾

C++ 中最基本的条件语句是 if 语句，其语法形式如下：

if (condition)
    true_statement;

或带可选的 else 分支：

if (condition)
    true_statement;
else
    false_statement;

若条件求值为真，则执行 true_statement；若条件求值为假且存在 else 分支，则执行 false_statement。

以下示例程序展示了带 else 的 if 语句：

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Enter a number: ";
    int x{};
    std::cin >> x;

    if (x > 10)
        std::cout << x << " is greater than 10\n";
    else
        std::cout << x << " is not greater than 10\n";

    return 0;
}

程序运行结果符合预期：

Enter a number: 15
15 is greater than 10
Enter a number: 4
4 is not greater than 10

if 或 else 后需多条语句时

初学者常写出如下代码：

#include <iostream>

namespace constants
{
    constexpr int minRideHeightCM { 140 };
}

int main()
{
    std::cout << "Enter your height (in cm): ";
    int x{};
    std::cin >> x;

    if (x >= constants::minRideHeightCM)
        std::cout << "You are tall enough to ride.\n";
    else
        std::cout << "You are not tall enough to ride.\n";
        std::cout << "Too bad!\n"; // 关注此行
    return 0;
}

然而，程序的一次运行结果如下：

Enter your height (in cm): 180
You are tall enough to ride.
Too bad!

结果不符合预期，原因在于 true_statement 与 false_statement 均只能为单条语句。缩进在此处产生误导——上述代码实际等价于：

#include <iostream>

namespace constants
{
    constexpr int minRideHeightCM { 140 };
}

int main()
{
    std::cout << "Enter your height (in cm): ";
    int x{};
    std::cin >> x;

    if (x >= constants::minRideHeightCM)
        std::cout << "You are tall enough to ride.\n";
    else
        std::cout << "You are not tall enough to ride.\n";

    std::cout << "Too bad!\n"; // 始终执行

    return 0;
}

由此可见，“Too bad!” 总会被执行。

若需根据条件执行多条语句，应使用复合语句（即语句块）：

#include <iostream>

namespace constants
{
    constexpr int minRideHeightCM { 140 };
}

int main()
{
    std::cout << "Enter your height (in cm): ";
    int x{};
    std::cin >> x;

    if (x >= constants::minRideHeightCM)
        std::cout << "You are tall enough to ride.\n";
    else
    { // 添加语句块
        std::cout << "You are not tall enough to ride.\n";
        std::cout << "Too bad!\n";
    }

    return 0;
}

由于语句块被视为单条语句，程序现可正确运行：

Enter your height (in cm): 180
You are tall enough to ride.
Enter your height (in cm): 130
You are not tall enough to ride.
Too bad!

隐式语句块

若程序员未在 if 或 else 后的语句部分显式声明语句块，编译器将隐式创建。因此：

if (condition)
    true_statement;
else
    false_statement;

实际等价于：

if (condition)
{
    true_statement;
}
else
{
    false_statement;
}

多数情况下，此差异无关紧要。然而，初学者有时会试图在隐式块中定义变量，例如：

#include <iostream>

int main()
{
    if (true)
        int x{ 5 };
    else
        int x{ 6 };

    std::cout << x << '\n';

    return 0;
}

该程序无法通过编译，编译器报错标识符 x 未定义。原因在于上述代码等价于：

#include <iostream>

int main()
{
    if (true)
    {
        int x{ 5 };
    } // x 在此处销毁
    else
    {
        int x{ 6 };
    } // x 在此处销毁

    std::cout << x << '\n'; // x 已离开作用域

    return 0;
}

在此情形下，x 具有语句块作用域，并在块结束时被销毁；到达 std::cout 语句时，x 已不存在。

if 或 else 后单条语句是否加块的取舍

程序员社区对单条语句是否显式加块存在争议。

支持始终加块的理由：

不加块易在无意中添加看似受条件控制、实则不受的语句。例如：
```
if (age >= minDrinkingAge)
    purchaseBeer();
```
匆忙中追加功能：
```
if (age >= minDrinkingAge)
    purchaseBeer();
    gamble(); // 始终执行
```
结果未成年人也能赌博，后果严重！

不加块可能增加调试难度：

if (age >= minDrinkingAge)
    addBeerToCart(); // 条件执行

checkout(); // 始终执行

若怀疑 addBeerToCart() 出错而将其注释：

if (age >= minDrinkingAge)
//    addBeerToCart();

checkout(); // 意外变为条件执行

若始终加块，上述问题均可避免。

C++23 引入的 if constexpr 要求必须使用块，因此加块可保持 if 与 if constexpr 的一致性。

反对加块的主要理由：

加块会垂直拉长代码，减少一屏可见行数，降低可读性，可能引发更严重错误。

社区观点更倾向于始终加块，尽管该建议尚未成为普遍共识。

最佳实践

初学者宜将与 if 或 else 关联的单条语句置于块内。经验丰富的开发者有时为获得更紧凑的垂直间距可不遵循此做法。

折中方案：将单行语句与 if 或 else 置于同一行：

if (age >= minDrinkingAge) purchaseBeer();
else std::cout << "No drinky for you\n";

该方法在牺牲少量可读性的同时避免了前述两个问题。

对单行写法的一个合理批评是调试困难：

条件与语句在同一执行步骤完成，难以判断语句是否实际执行。
二者位于同一行，无法在语句处单独设断点。

若调试时受上述限制，可在条件与语句间插入换行（分占两行），调试后再恢复。

if-else 与连续 if 的选择

初学者常困惑何时使用 if-else（if 后接若干 else）与连续 if（多个并列 if）。

若仅希望执行首个为真条件后的代码，应使用 if-else。
若希望执行所有为真条件后的代码，应使用连续 if。

示例如下：

#include <iostream>

void ifelse(bool a, bool b, bool c)
{
    if (a)      // 始终求值
        std::cout << "a";
    else if (b) // 仅当先前条件为假时求值
        std::cout << "b";
    else if (c) // 仅当先前条件为假时求值
        std::cout << "c";
    std::cout << '\n';
}

void ifif(bool a, bool b, bool c)
{
    if (a) // 始终求值
        std::cout << "a";
    if (b) // 始终求值
        std::cout << "b";
    if (c) // 始终求值
        std::cout << "c";
    std::cout << '\n';
}

int main()
{
    ifelse(false, true, true);
    ifif(false, true, true);

    return 0;
}

调用 ifelse(false, true, true) 时，a 为假，不执行对应语句，转而执行 else；b 为真，输出 b，后续 else 不再执行。仅首个为真条件后的代码被执行。

调用 ifif(false, true, true) 时，a 为假，跳过；b 为真，输出 b；c 为真，输出 c。所有为真条件后的代码均被执行。

再看下例：

char getFirstMatchingChar(bool a, bool b, bool c)
{
    if (a) // 始终求值
        return 'a';
    else if (b) // 仅当先前条件为假时求值
        return 'b';
    else if (c) // 仅当先前条件为假时求值
        return 'c';

    return 0;
}

由于使用 if-else，仅首个为真条件后的代码被执行。但当每条关联语句均返回值时，可改写为：

char getFirstMatchingChar(bool a, bool b, bool c)
{
    if (a) // 始终求值
        return 'a'; // 条件为真即返回
    if (b) // 仅当先前条件为假时求值
        return 'b'; // 条件为真即返回
    if (c) // 仅当先前条件为假时求值
        return 'c'; // 条件为真即返回

    return 0;
}

表面看似连续 if，然而一旦首个条件为真，函数即返回，后续 if 不再求值，因此行为与前述版本等价。当所有关联语句均返回值时，多数程序员倾向省略 else，以减少冗余并使条件对齐更佳。

核心洞见

若所有关联语句均返回值，可直接使用连续 if，此时 else 并无额外价值。

下一节将继续深入探讨 if 语句。