满屏的if-else，怎么消灭它们？-轻识

之前我曾经在知乎写过一篇回答，详细介绍了if-else的效率问题。

过多的if-else不仅导致程序运行效率低下，而且导致代码圈复杂度过高。如果大家有使用过静态代码分析工具，就会知道圈复杂度是衡量代码质量的一项重要的指标，圈复杂度越高，代码出现bug的可能性也越大。

我们可能刚开始写的代码很简洁，只有一个if-else分支，但由于需求的叠加和各种错误处理，我们有时候不得已要多加几个if-else，久而久之就发现，满屏的if-else，令你极其讨厌自己写的代码。

至于如何消灭if-else，可谓八仙过海各显神通，这里介绍几种常见的方法：

巧用表结构：一般如果某些条件可存储，可以考虑把条件存起来用于去掉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;}

可以通过表结构去掉代码中的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替换if-else：一般情况下switch-case比if-else效率高一些，而且逻辑也更清晰，例如：

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

try-catch替换：if-else很多情况下都用于错误处理，如果我们使用try-catch处理错误，是不是就可以消灭if-else了呢，拿数值运算代码举例：

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);  // ...};

最简单的可以这样调用：

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

但是如果需要处理错误，例如除0或者数值溢出等，函数得到的就是错误的结果，调用者需要做处理。

先看使用错误码的方式：

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;  }  // ...}

再看使用异常处理的方式：

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...  }

如果有更多的运算，或者有更多的错误码，异常处理的优势会更明显。

提前return：对于某些错误处理可以考虑提前return，直接看代码：

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

适当情况下通过反转if条件就可以删除掉else分支。

合并分支表达式：有些情况下可以通过合并表达式来消除if-else，例如：

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

可以改为

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

策略模式：熟悉设计模式的同学可能都知道，一般代码中if-else过多，那就可以考虑使用策略模式啦，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;    } // 如何将来需要增加乘法或者除法或者其它运算，还需要增加if-else    return 0;}

这种if-else可以通过策略模式进行消除：

#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; }};
#endifint Stragegy() {    Calculation *cal = new Add();    cal->operation();    delete cal;
    Calculation *cal2 = new Sub(); // 这里将来都可以用工厂模式改掉，不会违反开放封闭原则    cal2->operation();    delete cal2;
    return 0;}

将来如果有乘法除法和其它运算规则，只需要再加一个继承基类的子类即可。方便扩展，且遵循设计原则。

职责链模式：职责链模式尽管不能消灭if-else，但它可以用于改良if-else，使其更灵活，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;}

可以考虑改为下面的形式：

#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;}

三目运算符：某些简单情况下可以使用三目运算符消灭if-else，例如：

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

可以改为：

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

这样是不是代码也更清晰了一些。

else-if消除：有时候有些人写的代码确实就是这样，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;}

是不是可以考虑改为：

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

你还有什么消灭if-else的好方法，大家可以在留言区评论！

参考资料

https://www.zhihu.com/question/344856665

https://www.jianshu.com/p/66503ccb7db9

https://softwareengineering.stackexchange.com/questions/206816/clarification-of-avoid-if-else-advice