满屏的if-else，怎么消灭它们？

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本文转载自微信公众号「程序喵大人」，作者程序喵大人。转载本文请联系程序喵大人公众号。

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; } 
}; 
 
#endif 
int 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; 
} 

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; 
}