Управление потоком выполнения

Концепты

if
else
else if
while (true)
continue
break
do ... while

Примеры на понимание

1. `true` в условии

if (true)
{
   std::cout << "Hello" << std::endl;
}

Ответ

true в условии заставляет тело if-а выполняться всегда.

2. `false` в условии

if (false)
{
   std::cout << "Hello" << std::endl;
}

Ответ

Этот код гарантировано никогда не выполнится.

3. `bool` переменная в условии

bool execute = true;
if (execute)
{
   std::cout << "Hello" << std::endl;
}

bool notExecute = !execute;
if (notExecute)
{
   std::cout << "Not executed" << std::endl;
}

Ответ

При запуске, выведется только Hello.

4. Числа в условии

if (1)
{
   std::cout << "1" << std::endl;
}
if (123)
{
   std::cout << "123" << std::endl;
}
if (0)
{
   std::cout << "0" << std::endl;
}

Ответ

В C++ if принимает любое выражение, приводимое к bool. Данный код скомпилируется и выведет 1 и 123.

5. Указатель в условии

int* a { nullptr };
if (a)
{
   std::cout << "a is true" << std::endl;
}

int b {};
int* pb { &b };
if (pb)
{
   std::cout << "pb is true" << std::endl;
}
if (b)
{
   std::cout << "b is true" << std::endl;
}

bool c { false };
bool* pc { &c };
if (pc)
{
   std::cout << "pc is true" << std::endl;
}

Ответ

if, когда ему передают указатель, проверяет, если указатель не является нулевым (nullptr). a is true тут не выведется, а b is true и pc is true выведется.

if (b) -> if (0) -> if (false). b is true не выведется.

6. Несколько инструкции в теле

if (false)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
   std::cout << "B" << std::endl;
}

Ответ

Ничего не напечатается.

7. Без фигурных скобок

if (false)
   std::cout << "A" << std::endl;
   std::cout << "B" << std::endl;

Ответ

Напечатается только B, потому что лишь первая инструкция прикреплена к if.

Эквивалентный код:

if (false)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
std::cout << "B" << std::endl;

8. `else`

if (false)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
else
{
   std::cout << "B" << std::endl;
}

Ответ

Данный код выведет B, поскольку блок else выполняется тогда, когда не выполняется условие.

9. Перезапись переменной из условия в теле `if`

bool a = true;
if (a)
{
   a = false;
}
else
{
   std::cout << "B" << std::endl;
}

Ответ

B не напечатается, потому что то, выполнится ли else, определяется на момент проверки a в if, а это происходит до его изменения.

10. `return` в `if`

void F()
{
   if (true)
   {
       return;
   }
   else
   {
       std::cout << "Else" << std::endl;
   }
   std::cout << "After Else" << std::endl;
}

Ответ

Здесь Else не напечатается. То, выполнится ли блок else, зависит лишь от условия в if.

return полностью пропускает все последующие интсрукции. After Else тоже не напечатается.

11. Код после `else`

if (true)
   std::cout << "A" << std::endl;
else
   std::cout << "B" << std::endl;
std::cout << "C" << std::endl;

Ответ

B не напечатается. Напечатаются A и C.

12. `if` без фигурных скобок, `else` — с

if (true)
   std::cout << "A" << std::endl;
else
{
   std::cout << "B" << std::endl;
}

Ответ

Допустимо комбинировать прилепление инструкции и явный блок.

13. Цепочка `if`-`else`

Как обычно записывают данный код, используя цепочку if-else?

if (a)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
else
{
   if (b)
   {
       std::cout << "B" << std::endl;
   }
   else
   {
       if (c)
       {
           std::cout << "C" << std::endl;
       }
   }
}

Ответ

if обычно цепляют как инструкцию, сопровождающую else:

if (a)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
else if (b)
{
   std::cout << "B" << std::endl;
}
else if (c)
{
   std::cout << "C" << std::endl;
}

14. Early return

Попытайтесь представить данный код как цепочку if-else, ему идентичную. Как сделать этот код через early return / guard clause?

if (a)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
else
{
   std::cout << "After A" << std::endl;

   if (b)
   {
       std::cout << "B" << std::endl;
   }
   else
   {
       std::cout << "After B" << std::endl;

       if (c)
       {
           std::cout << "C" << std::endl;
       }
       else
       {
           std::cout << "After C" << std::endl;
       }
   }
}

Ответ (цепочка)

Этот код невозможно представить как цепочку. Некуда поставить After B и After C так, чтобы они выполнялись по тем же правилам. Можно попробовать их продублировать, но тогда они не будут семантически эквивалентны:

if (a)
{
   std::cout << "A" << std::endl;
}
else if (b)
{
   std::cout << "After A" << std::endl;
   std::cout << "B" << std::endl;
}
else if (c)
{
   std::cout << "After A" << std::endl;
   std::cout << "After B" << std::endl;
   std::cout << "C" << std::endl;
}
else
{
   std::cout << "After A" << std::endl;
   std::cout << "After B" << std::endl;
   std::cout << "After C" << std::endl;
}

Ответ (guard clause / early return)

Создается функция для этого кусочка кода;
Внутри каждого if прописывается return;
else и блоки пропадают.

#include <iostream>

void f(bool a, bool b, bool c)
{
   if (a)
   {
       std::cout << "A" << std::endl;
       return;
   }
   std::cout << "After A" << std::endl;

   if (b)
   {
       std::cout << "B" << std::endl;
       return;
   }
   std::cout << "After B" << std::endl;

   if (c)
   {
       std::cout << "C" << std::endl;
       return;
   }
   std::cout << "After C" << std::endl;
}

int main()
{
   // предполагается, что a, b, c были созданы ранее ...
   f(a, b, c);
}

Зачем этот guard clause / early return?

Чтобы поднять обработку ошибок вверх функции, а основную логику опустить вниз. Это делает очевидным тот факт, что логика зависит от корректности данных, которая проверялась на момент обработки ошибок (контракт).
Убирает лишнюю вложенность условий;
Способствует локальности кода проверки ошибки и ее обработки.

Пример кода без применения guard clause / early return:

void sendWelcomeEmail(User* user)
{
   // Условия перечислены с увеличением вложенности.
   if (user != nullptr)
   {
       if (user->IsActive)
       {
           if (user->EmailConfirmed)
           {
               // Код с самим действием спрятан в середине функции.
               std::cout << "Sending email to " << user->email << std::endl;
           }
           else
           {
               std::cout << "Email not confirmed." << std::endl;
           }
       }
       else
       {
           std::cout << "User is not active." << std::endl;
       }
   }
   // Не соблюдается локальность:
   // обработка удалена в исходном коде от связанной проверки.
   else
   {
       std::cout << "User not found." << std::endl;
   }
}

Тот же код, с его применением:

void sendWelcomeEmail(User* user)
{
   // Можно блоком разграничить контракт
   // (необходимые условия для выполнения основного действия),
   // или вынести его в свою функцию.
   {
       // Соблюдена локальность: условия рядом с их обработкой.
       if (user == nullptr)
       {
           std::cout << "User not found." << std::endl;
           return;
       }

       if (!user->isActive)
       {
           std::cout << "User is not active." << std::endl;
           return;
       }

       if (!user->emailConfirmed)
       {
           std::cout << "Email not confirmed." << std::endl;
           return;
       }
   }

   // Основной код находится после всех проверок, а не в середине.
   std::cout << "Sending email to " << user->email << std::endl;
}

15. Сложный пример

int i = 0;
while (true)
{
   if (i == 4)
   {
       std::cout << "ERROR: Should not happen" << std::endl;
       break;
   }
   if (i == 3)
   {
       std::cout << "Exit" << std::endl;
       break;
   }
   if (i == 0)
   {
       std::cout << "Increase by 2 on first iter" << std::endl;
       i += 2;
       continue;
   }

   std::cout << "Increase by 1 normally" << std::endl;
   i++;
}

Что делают break и continue

break прекращает выполнение цикла (переходит на первую инструкцию после цикла).

continue переходит в начало цикла (дальнейшие инструкции из тела цикла не выполняются для этой итерации).

Ответ

“Increase by 2 on first iter” напечатается в первой итерации цикла, i++ не выполнится из-за continue.

“Increase by 1 normally” напечатается во второй итерации цикла, после прохождения с неудачей всех проверок if-ов.

“Exit” напечатается в третьей итерации, тогда как проверка i == 0 и инструкция i++ не выполнится, поскольку break прервет выполнение цикла.

Increase by 2 on first iter
Increase by 1 normally
Exit

16. `return` изнутри `while`

int F()
{
   while (true)
   {
       if (true)
       {
           return 0;
       }
       break;
   }
   return 1;
}

Ответ

Функция вернет 0. break и return 1 не выполнятся.

17. Пример использования `if`

#include <iostream>
#include <cassert>

struct Result
{
   bool isDenominatorZero;
   // Should only be read if there is no error.
   int result;
};

Result ceilingDivide(int numerator, int denominator)
{
   if (denominator == 0)
   {
       return {
           .isDenominatorZero = true,
           .result = 0,
       };
   }

   int value = (numerator + denominator - 1) / denominator;
   return {
       .isDenominatorZero = false,
       .result = value,
   };
}

int main()
{
   {
       int totalStudents { 25 };
       int studentsPerTable { 2 };
       Result result { ceilingDivide(totalStudents, studentsPerTable) };
       if (!result.isDenominatorZero)
       {
           int numTablesNeeded = result.result;
           std::cout << "Number of tables needed is " << numTablesNeeded << std::endl;
       }
       else
       {
           std::cout << "Can't seat any students if no students are seated per table" << std::endl;
           assert(studentsPerTable == 0);
       }
   }
   {
       Result result { ceilingDivide(30, 0) };
       if (result.isDenominatorZero)
       {
           std::cout << "Could not divide" << std::endl;
       }
       else
       {
           std::cout << "The result is " << result.result << std::endl;
       }
   }
}

Рефакторинг

Зарефакторьте этот код, используя guard clause / early return.

#include <iostream>

int main()
{
    int number = 10;

    if (number == 5)
    {
        std::cout << "The number is 5" << std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "The number is not 5" << std::endl;

        if (number % 2 == 1)
        {
            std::cout << "The number is not divisible by 2" << std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout << "The number is divisible by 2" << std::endl;

            if (number == 6)
            {
                std::cout << "The number is 6" << std::endl;
            }
        }
    }
}

Сложное логическое выражение

Дан базовый код:

#include <iostream>

int main()
{
    int apples;
    int pears;
    int oranges;

    std::cout << "Apples:";
    std::cin >> apples;

    std::cout << "Pears:";
    std::cin >> pears;

    std::cout << "Oranges:";
    std::cin >> oranges;

    // ...

    return 0;
}

Если количество яблок больше 5, количество груш меньше 8 и количество апельсинов ровно в 2 раза больше чем количество яблок, напечатайте на экран “Hello”.
Сделайте временную переменную с результатом выражения. Проверяйте ее в if.
Сделайте по временной переменной для каждого из подусловий. Вычисляйте общее условие, используя эти подусловия.
Объявите временные переменные подусловий в блоке, чтобы эти переменные не были видны за пределами блока. Используйте внешнее условие вне блока (блок существует для инициализации общего условия).

Разрешается также из этого блока сделать функцию.
Зарефакторьте 3 переменные с количеством фруктов в одну структуру (FruitCounts) с 3 полями, по одному для каждого типа фруктов. Переделайте код, чтобы везде использовалась эта структура.

Управление потоком выполнения

Концепты

Примеры на понимание

1. true в условии

2. false в условии

3. bool переменная в условии

4. Числа в условии

5. Указатель в условии

6. Несколько инструкции в теле

7. Без фигурных скобок

8. else

9. Перезапись переменной из условия в теле if

10. return в if

11. Код после else

12. if без фигурных скобок, else — с

13. Цепочка if-else

14. Early return

15. Сложный пример

16. return изнутри while

17. Пример использования if

Рефакторинг

Сложное логическое выражение

1. `true` в условии

2. `false` в условии

3. `bool` переменная в условии

8. `else`

9. Перезапись переменной из условия в теле `if`

10. `return` в `if`

11. Код после `else`

12. `if` без фигурных скобок, `else` — с

13. Цепочка `if`-`else`

16. `return` изнутри `while`

17. Пример использования `if`