if 陳述

December 18, 2021

if…else 這類語法，是語言中最基本的條件控制語法。

Toy 語法

要在某條件成立時才進行某些動作，Toy Lang 提供了 if 陳述，一個例子如下：

name = input('名稱：')
if name == '' {
    name = 'Guest'
}
println('Hello, {0}'.format(name))

這個範例中，使用 input 函式取得使用者輸入，如果使用者有輸入名稱，那麼 name 不會是空字串，也就是直接使用輸入之名稱來顯示 Hello 等訊息，否則 name 會被設定為 ‘Guest'。

if 可以搭配 else，在 if 條件不成立時，執行 else 中定義的程式碼，上例也可以這麼寫：

name = input('名稱：')
if name == '' {
    println('Hello, {0}'.format('Guest'))
}
else {
    println('Hello, {0}'.format(name))
}

在 Toy Lang 中，區塊是使用右上 { 與左下 }，雖然不要求縮排，然而為了可讀性，還是使用縮排吧！if...else 在撰寫時，一定要使用 {}，不可省略，因此若有多重判斷，就會形成明顯的巢狀：

score = Number.parseInt(input('輸入分數：'))
if score >= 90 {
    println('得 A')
}
else {
    if score >= 80 and score < 90 {
        println('得 B')   
    }
    else {
        if score >= 70 and score < 80 {
            println('得 C')  
        }
        else {
            if score >= 60 and score < 70 {
                println('得 D')
            }
            else {
                println('不及格')
            }
        }
    }
}

因為 {} 不可省略，不可能形成 C/C++、Java 那種 if...else if...else 的寫法，Toy Lang 也沒有提供 Python 中那種 if...elif...else，因為在我的想法中，那只是將巢狀變成瀑布罷了。

解決方法之一，就是改用之後會談到的 switch，方法之二就是視你的程式邏輯而定，適當地抽出獨立的邏輯成為函式，或者是其他的子元件吧！

在 Toy Lang 中有個 if...else 運算式語法，可以擁有像 C/C++、Java 的 ?: 三元運算子功能。例如：

name = input('名稱：')
println('Hello, {0}'.format('Guest' if name == '' else name))

以下是個簡單的判斷輸入數是奇數或偶數的程式：

input = Number.parseInt(input('輸入整數：'))
desc = '奇數' if input % 2 == 1 else '偶數'
println('{0} 為 {1}'.format(input, desc))

Toy 實作

在建立 if 陳述的節點時，主要必須有條件值、成立時要執行的陳述、不成立時要執行的陳述，因此節點會像是：

class If {
    constructor(cond, trueStmt, falseStmt) {
        this.cond = cond;
        this.trueStmt = trueStmt;
        this.falseStmt = falseStmt;
    }

    evaluate(context) {
        if(this.cond.evaluate(context).value) {
            return this.trueStmt.evaluate(context);
        }
        return this.falseStmt.evaluate(context);
    }   
}

看來簡單對吧！If 節點不用去管 trueStmt、falseStmt 是什麼，因為全部的陳述句節點，都會有相同的介面，只要判斷要執行哪個就好了，然而，只有 if 沒有 else 的情況呢？記得在〈變數與指定陳述〉中談到的 StmtSequence.EMPTY 嗎？如果有寫 if 而沒有寫 else，那麼 falseStmt 就指定為 StmtSequence.EMPTY。

也就是說，if 陳述句節點比較像個容器，具有陳述句節點的介面，可以用來包括其他陳述句，並視情況選擇要執行的陳述句。

而 if 陳述句的難處，或者說 Toy Lang 中其他具有區塊結構的陳述句，它們的難處就在於，如何知道區塊的邊界，也就是說，難處還是在於 Parser。

首先如先前談過的，Toy Lang 為了簡化 Parser 的設計，採取了以行為單位進行剖析的策略，在 line_parser.js 中可以看到，STMT_PARSER 會逐一嘗試陳述句的模式，符合的話就建立對應的語法節點，然後繼續剖析剩餘的行。

對於指定陳述這類單行陳述來說，要繼續剩餘行的剖析，只要將索引前進一就可以搞定了，然而，有區塊的陳述句呢？如何能知道 if 的區塊有幾行呢？

這有點違反設計剖析器時，必須維持各個任務獨立性的感覺，畢竟，終要有個資料結構，記得已經剖析了 if 區塊中幾行程式碼，最後才能知道整個 if 區塊有幾行嘛！

然而，這個想法是絕對行不通的，因為 if 中還會有 if，甚至是 while、switch，甚至是區域函式定義等，它們會以無限種方式組成，你想要的資料結構，是不可能考慮無限種可能的。

在土炮 Toy Lang 的過程，我曾經採取的尋找對稱的 { 與 }，然而，這方式最後是失敗的，原因之一是每增加一種陳述句，尋找對稱 { 與 } 就要加入新的判斷，逐漸使得演算執來越複雜，原因之二就是上述的，演算本身已經沒有獨立性，最後也無法涵蓋各種可能的組合情況。

為什麼不讓各自的陳述句，記得各自擁有多少行呢？

class Stmt {
    constructor(lineCount) {
        this.lineCount = lineCount;
    }
}

那麼，StmtSequence.EMPTY 算是一行嗎？不！在 Toy Lang 的設計中，StmtSequence.EMPTY 只是用來組合 StmtSequence 時使用，並不是直接代表 }，它還會用來代表上一個區塊結束，或者程式碼已結束，因此我讓 StmtSequence.EMPTY 的 lineCount 為 0：

StmtSequence.EMPTY = {
    lineCount : 0,
    // We don't care about emtpy statements so the lineNumber 0 is enough.
    lineNumber : 0, 
    evaluate(context) {
        return context;
    }
};

因為每個陳述句節點，會記得自己有幾行，面對像 If 這種陳述句容器，就是將 trueStmt、falseStmt 加總起來：

function ifLineCount(trueStmt, falseStmt) {
    const trueLineCount = trueStmt.lineCount;
    const falseLineCount = falseStmt.lineCount;
    return 2 + trueLineCount + (falseLineCount ? falseLineCount + 2 : 0)
}
class If extends Stmt {
    constructor(boolean, trueStmt, falseStmt) {
        super(ifLineCount(trueStmt, falseStmt));
        ...

至於 trueStmt、falseStmt 各有幾行，就不用關心了，因為不會也不應該知道 trueStmt、falseStmt 是什麼類型的陳述，只要信任這些陳述節點，能正確記錄擁有幾行就可以了。

因為 trueStmt 是不包含 if 那行，也不包含 } 那行的，因此上頭的計算中會補上 2，如果有 else，也就是 falseStmt 不是 StmtSequence.EMPTY（即 lineCount 不為 0），再補上 2，這樣就會是 If 陳述容器包含的陳述句行數了。

既然信任陳述句節點，都可以各自記得程式碼的行數，那麼就如 line_parser.js 中看到的：

function isElseLine(tokenableLine) {
    return tokenableLine && tokenableLine.tryTokenables('else')[0];
}

function createIf(tokenableLines, argTokenable) {
    const remains = tokenableLines.slice(1);     
    const trueStmt = LINE_PARSER.parse(remains);
    const trueLineCount = trueStmt.lineCount;

    const i = trueLineCount + 1;
    const falseStmt = isElseLine(remains[i]) ? 
            LINE_PARSER.parse(remains.slice(i + 1)) : 
            StmtSequence.EMPTY;
    const falseLineCount = falseStmt.lineCount;
    
    const linesAfterIfElse = tokenableLines.slice(
        2 + trueLineCount + (falseLineCount ? falseLineCount + 2 : 0)
    );

    return new StmtSequence(
        new If(
            EXPR_PARSER.parse(argTokenable), 
            trueStmt,
            falseStmt
        ),
        LINE_PARSER.parse(linesAfterIfElse),
        tokenableLines[0].lineNumber
    );
}

在能剖析出 trueStmt 節點後，只要透過 lineCount，就能知道 if 用掉了幾行，接著看看有沒有 else，同樣地最後透過 lineCount，知道它用掉了幾行，這樣就能知道接下來要從哪行繼續剖析下去了。

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