if/else、switch

May 21, 2022

現實生活中待解決的事千奇百怪，想使用電腦解決的需求也是各式各樣：「如果」發生了…，就要…；「對於」…，就一直執行…；「如果」…，就「中斷」…。為了告訴電腦特定條件該執行的動作，可使用條件式來定義程式執行流程。

if/else

Java 提供了 if/else 條件式，語法如下：

if(條件式) {
    陳述句;
}
else {
    陳述句;
}

條件式運算結果為 true 會執行 if 的 { 與 } 的陳述句，否則執行 else 的 { 與 } 的陳述句，如果條件式不成立時並不想作任何事，else 可以省略。

底下來個運用 if/else 判斷數字為奇數或偶數的範例：

package cc.openhome;

public class Odd {
    public static void main(String[] args) {
        var input = 10;
        var remain = input % 2; 

        if(remain == 1) { // 餘數為1時是奇數
            System.out.printf("%d 是奇數%n", input); 
        } 
        else {
            System.out.printf("%d 是偶數%n", input); 
        }
    }
}

如果 if 或 else 中只有一行陳述句，{ 與 } 可以省略，不過為了可讀性與可維護性而言，現在建議是就算只有一行陳述句，也要撰寫 { 與 } 明確定義範圍。

Apple曾經提交一個 iOS 的安全更新，原因是在某個函式中有兩個連續的縮排：

if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &signedParams)) != 0)
        goto fail;
        goto fail;
if ((err = SSLHashSHA1.final(&hashCtx, &hashOut)) != 0)
        goto fail;

因為縮排在同一層，閱讀程式碼時大概也就沒注意到，又沒有 { 與 } 定義區塊，結果就是 goto fail 無論如何都會被執行到的錯誤。

某些人會撰寫所謂的 if/else if 語法：

if(條件式一) {
    ...
}
else if(條件式二) {
    ...
}
else {
    ...
}

其實這是省略 { 與 } 加上程式碼排版後的結果，如果不省略 { 與 }，原本的程式應該是：

if(條件式一) {
    ...
}
else {
    if(條件式二) {
        ...
    }
    else {
        ...
    }
}

如果條件式一不滿足，就執行 else 的陳述，而在這邊進行條件式二測試，如果滿足就執行條件式二 { 與 } 的陳述，如果省略了第一個 else 的 { 與 }：

if(條件式一) {
    ...
}
else
    if(條件式二) {
        ...
    }
    else {
        ...
    }

Java 是個自由格式語言，可以適當地排列這個片段，就會變為方才看到的 if/else if 寫法，就閱讀上似乎比較好讀一些，例如應用在處理學生的成績等級問題：

package cc.openhome;

public class Level {
    public static void main(String[] args) {
        var score = 88;
        var level = '\0';
 
        if(score >= 90) {
            level = 'A';
        } 
        else if(score >= 80 && score < 90) {
            level = 'B';
        }
        else if(score >= 70 && score < 80) {
            level = 'C';
        }
        else if(score >= 60 && score < 70) {
            level = 'D';
        }        
        else {
            level = 'E';
        }
        System.out.printf("得分等級：%c%n", level);
    }
}

switch

switch 可用於比對整數、字元、Enum、字串，Enum 之後文件會說明。switch 的語法架構如下：

switch(變數或運算式) {
    case 整數、字元、字串或Enum:
        陳述句;
        break;
    case 整數、字元、字串或Enum:
        陳述句;
        break;
    ...
    default:
        陳述句;
}

首先看看 switch 的括號，當中置放要取得值的變數或運算式，值必須是整數、字元、字串或 Enum，取得值後會開始與 case 設定的整數、字元、字串或 Enum 比對，如果符合就執行之後的陳述句，直到遇到 break 離開 switch 區塊，如果沒有符合的整數、字元、字串或 Enum，會執行 default 的陳述句，default 不一定需要，如果沒有預設要處理的動作，可以省略 default。

來看看方才的 Level 類別，特意改用 switch 實作會如何：

package cc.openhome;

public class Level2 {
    public static void main(String[] args) {
        var score = 88;
        var quotient = score / 10;
        var level = '\0';

        switch(quotient) { 
            case 10: 
            case 9: 
                level = 'A';
                break; 
            case 8: 
                level = 'B';
                break; 
            case 7: 
                level = 'C';
                break; 
            case 6: 
                level = 'D';
                break; 
            default: 
                level = 'E';
        }
        System.out.printf("得分等級：%c%n", level);
    }
}

在這個程式中，使用除法並取得運算後的商數，如果大於 90 的話，除以 10 的商數一定是 9 或 10（100分時），在 case 10 中沒有任何的陳述，也沒有使用 break，繼續往下執行，直到遇到 break 離開 switch，如果比對條件不在 10 到 6 這些值的話，會執行 default 的陳述，這表示商數小於 6，所以學生成績等級就顯示為 E 了。

從 Java SE 14 開始，switch 正式支援運算式形式，就上例來說，可以改為以下的形式：

package cc.openhome;

public class Level3 {
    public static void main(String[] args) {
        var score = 88;
        var quotient = score / 10;
        var level = switch(quotient) { 
            case 10, 9 -> 'A';
            case 8     -> 'B';
            case 7     -> 'C'; 
            case 6     -> 'D'; 
            default    -> 'E';
        };
        System.out.printf("得分等級：%c%n", level);
    }
}

在 case 的比對上，可以使用逗號區隔來比對多個案例，每個案例的 -> 右方指定值，會成為 switch 的運算值，如此一來，就不用特別如 Level2 的範例，得為 level 設定初始值了。

在需要區塊的情況下，也可以改用 yield 指定 switch 的運算值，例如：

package cc.openhome;

public class Level4 {
    public static void main(String[] args) {
        var score = 88;
        var quotient = score / 10;
        var level = switch(quotient) { 
            case 10, 9:
                yield 'A';
            case 8:
                yield 'B';
            case 7:
                yield 'C'; 
            case 6:
                yield 'D'; 
            default:
                yield 'E';
        };
        System.out.printf("得分等級：%c%n", level);
    }
}

可以看到 switch 作為運算式時，雖然沒有 break，然而執行完案例後，並不會往下個案例繼續執行；必要時，-> 與 yield 可以混合使用：

package cc.openhome;

public class Level5 {
    public static void main(String[] args) {
        final String warning = "（喔喔！不及格了！）";
        
        var score = 59;
        var quotient = score / 10;
        var level = switch(quotient) {
            case 10, 9 -> "A";
            case 8     -> "B";
            case 7     -> "C"; 
            case 6     -> "D"; 
            default    -> {
                String message = "E" + warning;
                yield message ;
            }
        };
        System.out.printf("得分等級：%s%n", level);
    }
}

就初學者而言，若要將特定值對應至某些動作或值，switch 是個簡單、便利的工具，然而切記不要濫用，若各個 case 的邏輯或層次變得複雜而難以閱讀時，就應考慮其他設計方式的可行性。

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