滿屏的if-else，怎么消滅它們？

作者：程序喵大人 2021-03-10 07:20:43

開發前端

過多的if-else不僅導致程序運行效率低下，而且導致代碼圈復雜度過高。如果大家有使用過靜態代碼分析工具，就會知道圈復雜度是衡量代碼質量的一項重要的指標，圈復雜度越高，代碼出現bug的可能性也越大。

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本文轉載自微信公眾號「程序喵大人」，作者程序喵大人。轉載本文請聯系程序喵大人公眾號。

之前我曾經在知乎寫過一篇回答，詳細介紹了if-else的效率問題。

我們可能剛開始寫的代碼很簡潔，只有一個if-else分支，但由于需求的疊加和各種錯誤處理，我們有時候不得已要多加幾個if-else，久而久之就發現，滿屏的if-else，令你極其討厭自己寫的代碼。

至于如何消滅if-else，可謂八仙過海各顯神通，這里介紹幾種常見的方法：

巧用表結構：一般如果某些條件可存儲，可以考慮把條件存起來用于去掉if-else，例如：

long long func() { 
    const unsigned ARRAY_SIZE = 50000; 
    int data[ARRAY_SIZE]; 
    const unsigned DATA_STRIDE = 256; 
 
    for (unsigned c = 0; c < ARRAY_SIZE; ++c) data[c] = std::rand() % DATA_STRIDE; 
    long long sum = 0; 
 
    for (unsigned c = 0; c < ARRAY_SIZE; ++c) { 
        if (data[c] >= 128) sum += data[c]; 
    } 
    return sum; 
}

可以通過表結構去掉代碼中的if分支

long long func() { 
    const unsigned ARRAY_SIZE = 50000; 
    int data[ARRAY_SIZE]; 
    const unsigned DATA_STRIDE = 256; 
    int lookup[DATA_STRIDE]; 
    for (unsigned c = 0; c < DATA_STRIDE; ++c) { 
        lookup[c] = (c >= 128) ? c : 0; 
    } 
 
    for (unsigned c = 0; c < ARRAY_SIZE; ++c) data[c] = std::rand() % DATA_STRIDE; 
    long long sum = 0; 
 
    for (unsigned c = 0; c < ARRAY_SIZE; ++c) { 
        sum += lookup[data[c]]; 
    } 
    return sum; 
}

使用switch-case替換if-else：一般情況下switch-case比if-else效率高一些，而且邏輯也更清晰，例如：

void func() { 
    if (a == 1) { 
        ... 
    } else if (a == 2) { 
        ... 
    } else if (a == 3) { 
        ... 
    } else if (a == 4) { 
        ... 
    } else { 
        ... 
    } 
}

try-catch替換：if-else很多情況下都用于錯誤處理，如果我們使用try-catch處理錯誤，是不是就可以消滅if-else了呢，拿數值運算代碼舉例：

class Number { 
public: 
  friend Number operator+ (const Number& x, const Number& y); 
  friend Number operator- (const Number& x, const Number& y); 
  friend Number operator* (const Number& x, const Number& y); 
  friend Number operator/ (const Number& x, const Number& y); 
  // ... 
};

最簡單的可以這樣調用：

void f(Number x, Number y) { 
  // ... 
  Number sum  = x + y; 
  Number diff = x - y; 
  Number prod = x * y; 
  Number quot = x / y; 
  // ... 
}

但是如果需要處理錯誤，例如除0或者數值溢出等，函數得到的就是錯誤的結果，調用者需要做處理。

先看使用錯誤碼的方式：

class Number { 
public: 
  enum ReturnCode { 
    Success, 
    Overflow, 
    Underflow, 
    DivideByZero 
  }; 
  Number add(const Number& y, ReturnCode& rc) const; 
  Number sub(const Number& y, ReturnCode& rc) const; 
  Number mul(const Number& y, ReturnCode& rc) const; 
  Number div(const Number& y, ReturnCode& rc) const; 
  // ... 
}; 
 
int f(Number x, Number y) 
{ 
  // ... 
  Number::ReturnCode rc; 
  Number sum = x.add(y, rc); 
  if (rc == Number::Overflow) { 
    // ...code that handles overflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::Underflow) { 
    // ...code that handles underflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::DivideByZero) { 
    // ...code that handles divide-by-zero... 
    return -1; 
  } 
  Number diff = x.sub(y, rc); 
  if (rc == Number::Overflow) { 
    // ...code that handles overflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::Underflow) { 
    // ...code that handles underflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::DivideByZero) { 
    // ...code that handles divide-by-zero... 
    return -1; 
  } 
  Number prod = x.mul(y, rc); 
  if (rc == Number::Overflow) { 
    // ...code that handles overflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::Underflow) { 
    // ...code that handles underflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::DivideByZero) { 
    // ...code that handles divide-by-zero... 
    return -1; 
  } 
  Number quot = x.div(y, rc); 
  if (rc == Number::Overflow) { 
    // ...code that handles overflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::Underflow) { 
    // ...code that handles underflow... 
    return -1; 
  } else if (rc == Number::DivideByZero) { 
    // ...code that handles divide-by-zero... 
    return -1; 
  } 
  // ... 
}

再看使用異常處理的方式：

void f(Number x, Number y) 
{ 
  try { 
    // ... 
    Number sum  = x + y; 
    Number diff = x - y; 
    Number prod = x * y; 
    Number quot = x / y; 
    // ... 
  } 
  catch (Number::Overflow& exception) { 
    // ...code that handles overflow... 
  } 
  catch (Number::Underflow& exception) { 
    // ...code that handles underflow... 
  } 
  catch (Number::DivideByZero& exception) { 
    // ...code that handles divide-by-zero... 
  }

如果有更多的運算，或者有更多的錯誤碼，異常處理的優勢會更明顯。

提前return：對于某些錯誤處理可以考慮提前return，直接看代碼：

void func(A *a) { 
    if (a) { 
        ... 
    } else { 
        log_error(...); 
        return; 
    } 
}

適當情況下通過反轉if條件就可以刪除掉else分支。

合并分支表達式：有些情況下可以通過合并表達式來消除if-else，例如：

void func() { 
    if (a < 20) return; 
    if (b > 30) return; 
    if (c < 18) return; 
}

可以改為

void func() { 
    if (a < 20 || b > 30 || c < 18) return; 
}

策略模式：熟悉設計模式的同學可能都知道，一般代碼中if-else過多，那就可以考慮使用策略模式啦，例如：

enum class CalOperation { 
    add, 
    sub 
}; 
 
int NoStragegy(CalOperation ope) { 
    if (ope == CalOperation::add) { 
        std::cout << "this is add operation" << std::endl; 
    } else if (ope == CalOperation::sub) { 
        std::cout << "this is sub operation" << std::endl; 
    } // 如何將來需要增加乘法或者除法或者其它運算，還需要增加if-else 
    return 0; 
}

這種if-else可以通過策略模式進行消除：

#ifndef __CALCULATION__ 
#define __CALCULATION__ 
 
#include <iostream> 
 
class Calculation { 
   public: 
    Calculation() {} 
 
    virtual ~Calculation() {} 
 
    virtual void operation() { std::cout << "base operation" << std::endl; } 
}; 
 
#endif 
 
#ifndef __ADD__ 
#define __ADD__ 
 
#include "calculation.h" 
 
class Add : public Calculation { 
    void operation() override { std::cout << "this is add operation" << std::endl; } 
}; 
 
#endif 
#ifndef __SUB__ 
#define __SUB__ 
 
#include "calculation.h" 
 
class Sub : public Calculation { 
    void operation() override { std::cout << "this is sub operation" << std::endl; } 
}; 
 
#endif 
int Stragegy() { 
    Calculation *cal = new Add(); 
    cal->operation(); 
    delete cal; 
 
    Calculation *cal2 = new Sub(); // 這里將來都可以用工廠模式改掉，不會違反開放封閉原則 
    cal2->operation(); 
    delete cal2; 
 
    return 0; 
}

將來如果有乘法除法和其它運算規則，只需要再加一個繼承基類的子類即可。方便擴展，且遵循設計原則。

職責鏈模式：職責鏈模式盡管不能消滅if-else，但它可以用于改良if-else，使其更靈活，例如：

#include <iostream> 
 
using std::cout; 
 
void func(int num) { 
    if (num >= 0 && num <= 10) { 
        cout << "0-10 \n"; 
    } else if (num > 10 && num <= 20) { 
        cout << "10-20 \n"; 
    } else if (num > 20 && num <= 30) { 
        cout << "20-30 \n"; 
    } else if (num > 30 && num <= 40) { 
        cout << "30-40 \n"; 
    } else if (num > 40 && num <= 50) { 
        cout << "40-50 \n"; 
    } else if (num > 50 && num <= 60) { 
        cout << "50-60 \n"; 
    } else { 
        cout << "not handle \n"; 
    } 
} 
 
int main() { 
    func(25); 
    func(43); 
    return 0; 
}

可以考慮改為下面的形式：

#include <iostream> 
 
using std::cout; 
 
struct Handle { 
    virtual void process(int num) {} 
}; 
 
struct Handle1 : public Handle { 
    Handle1(Handle *processor) : processor_(processor) {} 
 
    void process(int num) override { 
        if (num >= 0 && num <= 10) { 
            cout << "0-10 \n"; 
        } else { 
            processor_->process(num); 
        } 
    } 
 
    Handle *processor_; 
}; 
 
struct Handle2 : public Handle { 
    Handle2(Handle *processor) : processor_(processor) {} 
 
    void process(int num) override { 
        if (num >= 10 && num <= 20) { 
            cout << "10-20 \n"; 
        } else { 
            processor_->process(num); 
        } 
    } 
 
    Handle *processor_; 
}; 
 
struct Handle3 : public Handle { 
    Handle3(Handle *processor) : processor_(processor) {} 
 
    void process(int num) override { 
        if (num >= 20 && num <= 30) { 
            cout << "20-30 \n"; 
        } else { 
            cout << "not handle \n"; 
        } 
    } 
 
    Handle *processor_; 
}; 
 
int main() { 
    Handle *handle3 = new Handle3(nullptr); 
    Handle *handle2 = new Handle2(handle3); 
    Handle *handle1 = new Handle2(handle2); 
    handle1->process(24); 
    handle1->process(54); 
    return 0; 
} 
三目運算符：某些簡單情況下可以使用三目運算符消滅if-else，例如： 
int func(int num) { 
    if (num > 20) return 1; 
    else return 0; 
}

三目運算符：某些簡單情況下可以使用三目運算符消滅if-else，例如：

int func(int num) { 
    if (num > 20) return 1; 
    else return 0; 
}

可以改為：

int func(int num) { 
    return num > 20 ? 1 : 0; 
}

這樣是不是代碼也更清晰了一些。

else-if消除：有時候有些人寫的代碼確實就是這樣，例如：

int func(int num) { 
    int ret = 0; 
    if (num == 1) { 
        ret = 3; 
    } else if (num == 2) { 
        ret = 5; 
    } else { 
        ret = 6; 
    } 
    return ret; 
}

是不是可以考慮改為：

int func(int num) { 
    if (num == 1) return 3; 
    if (num == 2) return 5; 
    return 6; 
}

責任編輯：武曉燕來源：程序喵大人

if-else 靜態代碼

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滿屏的if-else，怎么消滅它們？