高質量C++/C程式設計指南(第4章 表示式和基本語句) (轉)[@more@] 

章 和基本語句

讀者可能懷疑：連if、for、while、goto、switch這樣簡單的東西也要探討風格，是不是小題大做？:namespace prefix = o ns = "urn:schemas--com::office" />

我真的發覺很多員用隱含錯誤的方式寫表示式和基本語句，我自己也犯過類似的錯誤。

表示式和語句都屬於C++/C的短語結構語法。它們看似簡單，但使用時隱患比較多。本章歸納了正確使用表示式和語句的一些規則與建議。

運算子的優先順序

  C++/C語言的運算子有數十個，運算子的優先順序與結合律如表4-1所示。注意一元運算子 +  -  * 的優先順序高於對應的二元運算子。

 

優先順序

運算子

結合律

 

 

從

 

高

 

到

 

低

 

排

 

列

( )  [ ]  ->  .

從左至右

!  ~  ++  --  （型別） sizeof

+  -  *  &

從右至左

 

*  /  %

從左至右

+  -

從左至右

<>

從左至右

  >=

從左至右

==  !=

從左至右

&

從左至右

^

從左至右

|

從左至右

&&

從左至右

||

從右至左

?:

從右至左

=  +=  -=  *=  /=  %=  &=  ^=

|=  <<=  >>=

從左至右

表4-1 運算子的優先順序與結合律

 

l  【規則4-1-1】如果程式碼行中的運算子比較多，用括號確定表示式的操作順序，避免使用預設的優先順序。

由於將表4-1熟記是比較困難的，為了防止產生歧義並提高可讀性，應當用括號確定表示式的操作順序。例如：

= (high << 8) | low

if ((a | b) && (a & c)) 

複合表示式

如 a = b = c = 0這樣的表示式稱為複合表示式。允許複合表示式存在的理由是：（1）書寫簡潔；（2）可以提高編譯。但要防止濫用複合表示式。

 

l  【規則4-2-1】不要編寫太複雜的複合表示式。

例如：

  i = a >= b && c < d && c + f <= g + h ;  // 複合表示式過於複雜

 

l  【規則4-2-2】不要有多用途的複合表示式。

例如：

d = (a = b + c) + r ;

該表示式既求a值又求d值。應該拆分為兩個獨立的語句：

a = b + c;

d = a + r;

 

l  【規則4-2-3】不要把程式中的複合表示式與“真正的數學表示式”混淆。

例如： 

if (a < b < c)      // a < b < c是數學表示式而不是程式表示式

並不表示 

if ((a

而是成了令人費解的

if ( (a

if 語句

  if語句是C++/C語言中最簡單、最常用的語句，然而很多程式設計師用隱含錯誤的方式寫if語句。本節以“與零值比較”為例，展開討論。

 

4.3.1 布林變數與零值比較

l  【規則4-3-1】不可將布林變數直接與TRUE、FALSE或者1、0進行比較。

根據布林型別的語義，零值為“假”（記為FALSE），任何非零值都是“真”（記為TRUE）。TRUE的值究竟是什麼並沒有統一的標準。例如Visual C++ 將TRUE定義為1，而則將TRUE定義為-1。

假設布林變數名字為flag，它與零值比較的標準if語句如下：

if (flag)  // 表示flag為真

if (!flag)  // 表示flag為假

其它的用法都屬於不良風格，例如：

  if (flag == TRUE) 

  if (flag == 1 )   

  if (flag == FALSE)  

  if (flag == 0)   

 

4.3.2 整型變數與零值比較

l  【規則4-3-2】應當將整型變數用“==”或“！=”直接與0比較。

  假設整型變數的名字為value，它與零值比較的標準if語句如下：

if (value == 0)  

if (value != 0)

不可模仿布林變數的風格而寫成

if (value)    // 會讓人誤解 value是布林變數

if (!value)

 

4.3.3 浮點變數與零值比較

l  【規則4-3-3】不可將浮點變數用“==”或“！=”與任何數字比較。

  千萬要留意，無論是float還是double型別的變數，都有精度限制。所以一定要避免將浮點變數用“==”或“！=”與數字比較，應該設法轉化成“>=”或“<=”形式。

  假設浮點變數的名字為x，應當將 

if (x == 0.0) // 隱含錯誤的比較

轉化為

if ((x>=-EPSINON) && (x<=EPSINON))

其中EPSINON是允許的誤差（即精度）。

 

4.3.4 指標變數與零值比較

l  【規則4-3-4】應當將指標變數用“==”或“！=”與NULL比較。

  指標變數的零值是“空”（記為NULL）。儘管NULL的值與0相同，但是兩者意義不同。假設指標變數的名字為p，它與零值比較的標準if語句如下：

    if (p == NULL)  // p與NULL顯式比較，強調p是指標變數

    if (p != NULL)

不要寫成

  if (p == 0)   // 容易讓人誤解p是整型變數

  if (p != 0)  

  或者

if (p)    // 容易讓人誤解p是布林變數

  if (!p) 

 

4.3.5 對if語句的補充說明

有時候我們可能會看到 if (NULL == p) 這樣古怪的格式。不是程式寫錯了，是程式設計師為了防止將 if (p == NULL) 誤寫成 if (p = NULL)，而有意把p和NULL顛倒。認為 if (p = NULL) 是合法的，但是會指出 if (NULL = p)是錯誤的，因為NULL不能被賦值。

程式中有時會遇到if/else/return的組合，應該將如下不良風格的程式

  if (condition) 

    return x;

  return y;

改寫為

  if (condition)

  {

    return x;

  }

  else

  {

return y;

}

或者改寫成更加簡練的

return (condition ? x : y);

迴圈語句的效率

  C++/C迴圈語句中，for語句使用頻率最高，while語句其次，do語句很少用。本節重點論述迴圈體的效率。提高迴圈體效率的基本辦法是降低迴圈體的複雜性。

 

l  【建議4-4-1】在多重迴圈中，如果有可能，應當將最長的迴圈放在最內層，最短的迴圈放在最外層，以減少跨切迴圈層的次數。例如示例4-4(b)的效率比示例4-4(a)的高。

 

for (row=0; row<100; row++)

{

for ( col=0; col<5; col++ )

{

sum = sum + a[row][col];

}

}

for (col=0; col<5; col++ )

{

for (row=0; row<100; row++)

{

  sum = sum + a[row][col];

}

}

示例4-4(a) 低效率：長迴圈在最外層   示例4-4(b) 高效率：長迴圈在最內層

 

l  【建議4-4-2】如果迴圈體在邏輯判斷，並且迴圈次數很大，宜將邏輯判斷移到迴圈體的外面。示例4-4(c)的程式比示例4-4(d)多了N-1次邏輯判斷。並且由於前者老要進行邏輯判斷，打斷了迴圈“流水線”作業，使得編譯器不能對迴圈進行處理，降低了效率。如果N非常大，最好採用示例4-4(d)的寫法，可以提高效率。如果N非常小，兩者效率差別並不明顯，採用示例4-4(c)的寫法比較好，因為程式更加簡潔。

 

for (i=0; i

{

if (condition)

  DoSomething();

else

  DoOtherthing();

}

if (condition)

{

for (i=0; i

  DoSomething();

}

else

{

  for (i=0; i

  DoOtherthing();

}

表4-4(c) 效率低但程式簡潔   表4-4(d) 效率高但程式不簡潔

語句的迴圈控制變數

l  【規則4-5-1】不可在for 迴圈體內修改迴圈變數，防止for 迴圈失去控制。

 

l  【建議4-5-1】建議for語句的迴圈控制變數的取值採用“半開半閉區間”寫法。

示例4-5(a)中的x值屬於半開半閉區間“0 =< x < N”，起點到終點的間隔為N，迴圈次數為N。

示例4-5(b)中的x值屬於閉區間“0 =< x <= N-1”，起點到終點的間隔為N-1，迴圈次數為N。

相比之下，示例4-5(a)的寫法更加直觀，儘管兩者的功能是相同的。

 

for (int x=0; x

{

…

}

for (int x=0; x<=N-1; x++)

{

…

}

示例4-5(a) 迴圈變數屬於半開半閉區間   示例4-5(b) 迴圈變數屬於閉區間

語句

  有了if語句為什麼還要switch語句？

switch是多分支選擇語句，而if語句只有兩個分支可供選擇。雖然可以用巢狀的if語句來實現多分支選擇，但那樣的程式冗長難讀。這是switch語句存在的理由。

  switch語句的基本格式是：

switch (variable)

{

case value1 :   …

break;

case value2 :   …

break;

  …

default :    …

break;

}

 

l  【規則4-6-1】每個case語句的結尾不要忘了加break，否則將導致多個分支重疊（除非有意使多個分支重疊）。

l  【規則4-6-2】不要忘記最後那個default分支。即使程式真的不需要default處理，也應該保留語句  default : break; 這樣做並非多此一舉，而是為了防止別人誤以為你忘了default處理。

語句

  自從提倡結構化設計以來，goto就成了有爭議的語句。首先，由於goto語句可以靈活跳轉，如果不加限制，它的確會破壞結構化設計風格。其次，goto語句經常帶來錯誤或隱患。它可能跳過了某些的構造、變數的初始化、重要的計算等語句，例如：

goto state;

String s1, s2; // 被goto跳過

int sum = 0;  // 被goto跳過

…

state:

…

如果編譯器不能發覺此類錯誤，每用一次goto語句都可能留下隱患。

  很多人建議廢除C++/C的goto語句，以絕後患。但實事求是地說，錯誤是程式設計師自己造成的，不是goto的過錯。goto 語句至少有一處可顯神通，它能從多重迴圈體中咻地一下子跳到外面，用不著寫很多次的break語句; 例如

  { …

  { …

    { …

    goto error;

  }

  }

  }

  error:

  …

就象樓房著火了，來不及從樓梯一級一級往下走，可從視窗跳出火坑。所以我們主張少用、慎用goto語句，而不是禁用。