6.2. Условные операторы

Условный оператор — это частный случай case- или switch-оператора, в кото­ром выражение имеет булев тип. Так как булевы типы имеют только два допу­стимых значения, условный оператор делает выбор между двумя возможными путями. Условные операторы — это, вероятно, наиболее часто используемые управляющие структуры, поскольку часто применяемые операции отноше­ния возвращают значения булева типа:

statement_1;

else

statement_2;

Как мы обсуждали в разделе 4.4, в языке С нет булева типа. Вместо этого при­меняются целочисленные значения с условием, что ноль это «ложь» (False), a не ноль — «истина» (Тruе).

Распространенная ошибка состоит в использовании условного оператора для создания булева значения:

Result = True;

else

Result = False;

end if;

вместо простого оператора присваивания:

Result := X > Y;

Запомните, что значения и переменные булева типа являются «полноправ­ными» объектами: в языке С они просто целые, а в Ada они имеют свой тип, но никак не отличаются от любого другого типа перечисления. Тот факт, что булевы типы имеют специальный статус в условных операторах, не наклады­вает на них никаких ограничений.

Вложенные if-операторы

Альтернативы в if-операторе сами являются операторами; в частности, они могут быть и if-операторами:

if(x1>y1)

if (x2 > у2)

else

statement_2;

else

if (хЗ > y3)

statemen_3;

else

statement_4;

Желательно не делать слишком глубоких вложений управляющих структур (особенно if-операторов) — максимум три или четыре уровня. Причина в том, что иначе становится трудно проследить логику различных путей. Кроме того, структурирование исходного текста с помощью отступов — всего лишь ориен­тир: если вы пропустите else, синтаксически оператор может все еще оста­ваться правильным, хотя работать он будет неправильно.

Другая возможная проблема — «повисший» else:

if (x1 > у1)

statement_1;

else

statement_2;

Как показывают отступы, определение языка связывает else с наиболее глубоко вложенным if-оператором. Если вы хотите связать его с внешним if-оператором, нужно использовать скобки:

if(x1>y1){

if (x2 > у2)

statement_1; }

else

statement_2;

Вложенные if-операторы могут определять полное двоичное дерево выборов (рис. 6.2а) или любое произвольное поддерево. Во многих случаях тем не менее необходимо выбрать одну из последовательностей выходов (рис. 6.26).

Если выбор делается на основе выражения, можно воспользоваться switch-оператором. Однако, если выбор делается на основе последовательности вы­ражений отношения, понадобится последовательность вложенных if-onepa-торов. В этом случае принято отступов не делать:

…

} else if (x > z) {

} else if(y < z) {

} else {

...

}

Явный end if

Синтаксис if-оператора в языке С (и Pascal) требует, чтобы каждый вариант выбора был одиночным оператором. Если вариант состоит из нескольких операторов, они должны быть объединены в отдельный составной (compound) оператор с помощью скобок ({,} в языке С и begin, end в Pascal). Проблема та­кого синтаксиса состоит в том, что если закрывающая скобка пропущена, то компиляция будет продолжена без извещения об ошибке в том месте, где она сделана. В лучшем случае отсутствие скобки будет отмечено в конце компиля­ции; а в худшем — количество скобок сбалансируется пропуском какой-либо открывающей скобки и ошибка станет скрытой ошибкой этапа выполнения.

Эту проблему можно облегчить, явно завершая if-оператор. Пропуск за­крывающей скобки будет отмечен сразу же, как только другая конструкция (цикл или процедура) окажется завершенной другой скобкой. Синтаксис if-оператора языка Ada таков:

if expression then

statement_list_1;

statement_list_2;

end if;

Недостаток этой конструкции в том, что в случае последовательности условий (рис. 6.26) получается запутанная последовательность из end if. Чтобы этого избежать, используется специальная конструкция elsif, которая представляет другое условие и оператор, но не другой if-оператор, так что не требуется ни­какого дополнительного завершения:

if x > у then

….

….

elsif у > z then

…

else

…

end if;

Реализация

Реализация if-оператора проста:

Обратите внимание, что вариант False немного эффективнее, чем вариант True, так как последний выполняет лишнюю команду перехода. На первый взгляд может показаться, что условие вида:

C

if (!expression)

потребует дополнительную команду для отрицания значения. Однако компи­ляторы достаточно интеллектуальны для того, чтобы заменить изначальную команду jump_false на jump_true.

Укороченное и полное вычисления

Предположим, что в условном операторе не простое выражение отношения, а составное:

if (х > у) and (у > z) and (z < 57) then...

Есть два способа реализации этого оператора. Первый, называемый полным вычислением, вычисляет каждый из компонентов, затем берет булево произведение компонентов и делает переход согласно полученному результа­ту. Вторая реализация, называемая укороченным вычислением (short-circuit)*, вычисляет компоненты один за другим: как только попадется компонент со значением False, делается переход к False-варианту, так как все выражение, очевидно, имеет значение False. Аналогичная ситуация происходит, если со­ставное выражение является or-выражением: если какой-либо компонент имеет значение True, то, очевидно, значение всего выражения будет True.

Выбор между двумя реализациями обычно может быть предоставлен ком­пилятору. В целом укороченное вычисление требует выполнения меньшего числа команд. Однако эти команды включают много переходов, и, возможно, на компьютере с большим кэшем команд (см. раздел 1.7) эффективнее вычис­лить все компоненты, а переход делать только после полного вычисления.

В языке Pascal оговорено полное вычисление, потому что первоначально он предназначался для компьютера с большим кэшем. Другие языки имеют два набора операций: один для полного вычисления булевых значений и дру­гой — для укороченного. Например, в Ada and используется для полностью вычисляемых булевых операций на булевых и модульных типах, в то время как and then определяет укороченное вычисление:

Точно так же or else — эквивалент укороченного вычисления для or.

Язык С содержит три логических оператора: «!» (не), « &&» (и), и «||» (или). Поскольку в С нет настоящего типа Boolean, эти операторы работают с цело­численными операндами и результат определяется в соответствии с интерпре­тацией, описанной в разделе 4.4. Например, а && b равно единице, если оба операнда не нулевые. Как «&&», так и «||» используют укороченное вычисле­ние. Убедитесь, что вы не спутали эти операции с поразрядными операциями (раздел 5.8).

Относительно стиля программирования можно сказать, что в языке Ada программисты должны выбрать один стиль (либо полное вычисление, либо укороченное) для всей программы, используя другой стиль только в крайнем случае; в языке С вычисления всегда укороченные.

Укороченность вычисления существенна тогда, когда сама возможность вычислить отношение в составном выражении зависит от предыдущего отно­шения:

if (а /= 0) and then (b/a > 25) then .. .

Такая ситуация часто встречается при использовании указателей (гл. 8):