第4章 表達式和基本語句
讀者可能懷疑：連if、for、while、goto、switch這樣簡單的東西也要探討編程風格，是不是小題大做？
我真的發覺很多程序員用隱含錯誤的方式寫表達式和基本語句，我自己也犯過類似的錯誤。
表達式和語句都屬于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達式和語句的一些規則與建議。
4.1 運算符的優先級
C++/C語言的運算符有數十個，運算符的優先級與結合律如表4-1所示。注意一元運算符 + - * 的優先級高于對應的二元運算符。
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優先級
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運算符
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結合律
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從
高
到
低
排
列
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(
) [ ]
-> .
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從左至右
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! ~
++ -- （類型）
sizeof
+ -
* &
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從右至左
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* / %
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從左至右
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+ -
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從左至右
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<< >>
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從左至右
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< <=
> >=
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從左至右
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== !=
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從左至右
|
|
&
|
從左至右
|
|
^
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從左至右
|
|
|
|
從左至右
|
|
&&
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從左至右
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|
||
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從右至左
|
|
?:
|
從右至左
|
|
= +=
-= *= /=
%= &= ^=
|= <<=
>>=
|
從左至右
|
表4-1 運算符的優先級與結合律
l
【規則4-1-1】如果代碼行中的運算符比較多，用括號確定表達式的操作順序，避免使用默認的優先級。
由于將表4-1熟記是比較困難的，為了防止產生歧義并提高可讀性，應當用括號確定表達式的操作順序。例如：
word = (high
<< 8) | low
if ((a | b)
&& (a & c))
如 a = b = c = 0這樣的表達式稱為復合表達式。允許復合表達式存在的理由是：（1）書寫簡潔；（2）可以提高編譯效率。但要防止濫用復合表達式。
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【規則4-2-1】不要編寫太復雜的復合表達式。
例如：
i = a >= b && c < d &&
c + f <= g + h ; // 復合表達式過于復雜
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【規則4-2-2】不要有多用途的復合表達式。
例如：
d = (a = b + c) + r ;
該表達式既求a值又求d值。應該拆分為兩個獨立的語句：
a = b + c;
d = a + r;
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【規則4-2-3】不要把程序中的復合表達式與“真正的數學表達式”混淆。
例如：
if (a < b < c) // a < b < c是數學表達式而不是程序表達式
并不表示
if ((a<b) && (b<c))
而是成了令人費解的
if ( (a<b)<c )
if語句是C++/C語言中最簡單、最常用的語句，然而很多程序員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 布爾變量與零值比較
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【規則4-3-1】不可將布爾變量直接與TRUE、FALSE或者1、0進行比較。
根據布爾類型的語義，零值為“假”（記為FALSE），任何非零值都是“真”（記為TRUE）。TRUE的值究竟是什么并沒有統一的標準。例如Visual C++ 將TRUE定義為1，而Visual Basic則將TRUE定義為-1。
假設布爾變量名字為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
其它的用法都屬于不良風格，例如：
if (flag
== TRUE)
if (flag
== 1 )
if (flag
== FALSE)
if (flag
== 0)
4.3.2 整型變量與零值比較
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【規則4-3-2】應當將整型變量用“==”或“！=”直接與0比較。
假設整型變量的名字為value，它與零值比較的標準if語句如下：
if (value == 0)
if (value != 0)
不可模仿布爾變量的風格而寫成
if (value) //
會讓人誤解 value是布爾變量
if (!value)
4.3.3 浮點變量與零值比較
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【規則4-3-3】不可將浮點變量用“==”或“！=”與任何數字比較。
千萬要留意，無論是float還是double類型的變量，都有精度限制。所以一定要避免將浮點變量用“==”或“！=”與數字比較，應該設法轉化成“>=”或“<=”形式。
假設浮點變量的名字為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 指針變量與零值比較
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【規則4-3-4】應當將指針變量用“==”或“！=”與NULL比較。
指針變量的零值是“空”（記為NULL）。盡管NULL的值與0相同，但是兩者意義不同。假設指針變量的名字為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是指針變量
if
(p != NULL)
不要寫成
if (p == 0) // 容易讓人誤解p是整型變量
if (p != 0)
或者
if (p) //
容易讓人誤解p是布爾變量
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。不是程序寫錯了，是程序員為了防止將 if (p == NULL) 誤寫成 if (p = NULL)，而有意把p和NULL顛倒。編譯器認為 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。
程序中有時會遇到if/else/return的組合，應該將如下不良風格的程序
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);
4.4 循環語句的效率
C++/C循環語句中，for語句使用頻率最高，while語句其次，do語句很少用。本節重點論述循環體的效率。提高循環體效率的基本辦法是降低循環體的復雜性。
l
【建議4-4-1】在多重循環中，如果有可能，應當將最長的循環放在最內層，最短的循環放在最外層，以減少CPU跨切循環層的次數。例如示例4-4(b)的效率比示例4-4(a)的高。
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for (row=0; row<100; row++)
{
for ( col=0;
col<5; col++ )
{
sum = sum +
a[row][col];
}
}
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for (col=0; col<5; col++ )
{
for (row=0;
row<100; row++)
{
sum = sum + a[row][col];
}
}
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示例4-4(a) 低效率：長循環在最外層 示例4-4(b) 高效率：長循環在最內層
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【建議4-4-2】如果循環體內存在邏輯判斷，并且循環次數很大，宜將邏輯判斷移到循環體的外面。示例4-4(c)的程序比示例4-4(d)多執行了N-1次邏輯判斷。并且由于前者老要進行邏輯判斷，打斷了循環“流水線”作業，使得編譯器不能對循環進行優化處理，降低了效率。如果N非常大，最好采用示例4-4(d)的寫法，可以提高效率。如果N非常小，兩者效率差別并不明顯，采用示例4-4(c)的寫法比較好，因為程序更加簡潔。
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for (i=0; i<N;
i++)
{
if (condition)
DoSomething();
else
DoOtherthing();
}
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if (condition)
{
for (i=0; i<N; i++)
DoSomething();
}
else
{
for (i=0; i<N; i++)
DoOtherthing();
}
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表4-4(c) 效率低但程序簡潔 表4-4(d) 效率高但程序不簡潔
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【規則4-5-1】不可在for 循環體內修改循環變量，防止for 循環失去控制。
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【建議4-5-1】建議for語句的循環控制變量的取值采用“半開半閉區間”寫法。
示例4-5(a)中的x值屬于半開半閉區間“0
=< x < N”，起點到終點的間隔為N，循環次數為N。
示例4-5(b)中的x值屬于閉區間“0 =<
x <= N-1”，起點到終點的間隔為N-1，循環次數為N。
相比之下，示例4-5(a)的寫法更加直觀，盡管兩者的功能是相同的。
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for (int x=0;
x<N; x++)
{
…
}
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for (int x=0;
x<=N-1; x++)
{
…
}
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示例4-5(a) 循環變量屬于半開半閉區間 示例4-5(b) 循環變量屬于閉區間
有了if語句為什么還要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。雖然可以用嵌套的if語句來實現多分支選擇，但那樣的程序冗長難讀。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;
}
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【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）。
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【規則4-6-2】不要忘記最后那個default分支。即使程序真的不需要default處理，也應該保留語句 default : break; 這樣做并非多此一舉，而是為了防止別人誤以為你忘了default處理。
自從提倡結構化設計以來，goto就成了有爭議的語句。首先，由于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。它可能跳過了某些對象的構造、變量的初始化、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，以絕后患。但實事求是地說，錯誤是程序員自己造成的，不是goto的過錯。goto 語句至少有一處可顯神通，它能從多重循環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，可從窗口跳出火坑。所以我們主張少用、慎用goto語句，而不是禁用。