条件语句简介

到目前为止，我们创建的程序每次都以相同的方式工作。我们的程序无法做出决策。现在是时候改变这种状况了。在本课中，我们将根据用户输入的内容，为程序提供分支路径。这将是一个指导性课程，我们将制作一个应用程序，检查用户是否可以合法地获得驾驶执照。😎

代码准备

我们首先询问用户的出生年份。

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Welcome to the Driver's License Oracle 2000\n";
	std::cout << "Please enter your year of birth: ";

	int year_of_birth;
	std::cin >> year_of_birth;

	// Year 2022 at the moment of writing this lesson
	int age = 2022 - year_of_birth;

	// Case A:
	std::cout << "You can legally get a driver's license\n";

	// Case B:
	std::cout << "You cannot legally get a driver's license\n";
}

在这里，我强调了两段代码——一段是用户可以合法获得驾驶执照的情况，另一段是他们不能合法获得驾驶执照的情况。我们只想执行其中一个片段，而不是两个都执行。我们怎么能做到这一点呢？首先，我们应该明确“情况”是什么，以及在什么条件下它们应该执行。

• 情况 A — 合法 — 仅当 age 大于或等于 18 时执行
• 情况 B — 非法 — 仅当 age 小于 18 时执行

继续阅读，您将看到我们如何将这些情况转化为代码。

条件语句

C++ 中最简单的条件形式是 if 语句，其基本形式如下

if 语句的结构

if (/* boolean condition */) 
{
	// The code in here executes only if the condition evaluates to true
}

// The code out here executes regardless of whether the condition is true or false

要使用 if 语句，我们需要两样东西

1. 一个在评估后产生布尔值 true/false 的条件
2. 当条件评估为 true 时执行的代码

在 if 关键字之后，我们将布尔条件放在括号内。然后，围绕 #2 的大括号创建了一个代码块。此代码块中的所有内容都将且仅在条件为真时执行。在代码块中创建的变量与该代码块共存亡——当代码块结束时（以右大括号 } 结束），它们就会被销毁，并且从代码块外部完全无法访问。

让我们将此应用于我们的驾驶执照示例，将 if 语句与我们之前确定的情况相结合

首次尝试使用 if 语句

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Welcome to the Driver's License Oracle 2000\n";
	std::cout << "Please enter your year of birth: ";

	int year_of_birth;
	std::cin >> year_of_birth;

	// Year 2022 at the moment of writing this lesson
	int age = 2022 - year_of_birth;

	// Case A:
	if (/* age is greater than or equal to 18*/)
	{
		std::cout << "You can legally get a driver's license\n";
	}

	// Case B:
	if (/* age is less than 18 */)
	{
		std::cout << "You cannot legally get a driver's license\n";
	}
}

请注意，这里我们有两个 if 语句，每个情况一个。第一个处理我们的情况 A，即他们可以合法获得驾驶执照的情况。第二个处理我们的情况 B，即他们不能合法获得驾驶执照的情况。

仔细检查后，一个事实应该很快变得显而易见——这些情况是互斥的。这意味着两种情况不可能同时为真；只能执行其中一种。C++ 提供了 else 关键字来界定互斥条件。虽然上面的代码会按预期工作，但我们可以这样改进它

if-else 语句的结构

if (/* boolean condition */)
{
	// The code in here executes only if the condition evalutes to true
}
else
{
	// The code in here executes only if the condition evalutes to false
}

// The code out here executes regardless of whether the condition is true or false

这个 else 块是可选的，只有当你需要互斥时才应该使用它。

现在我们可以回到我们的示例，看到只需要一个条件，因为如果一个为真，则另一个必定为假。

首次尝试使用 if-else 语句

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Welcome to the Driver's License Oracle 2000\n";
	std::cout << "Please enter your year of birth: ";

	int year_of_birth;
	std::cin >> year_of_birth;

	// Year 2022 at the moment of writing this lesson
	int age = 2022 - year_of_birth;

	if (/* age is greater than or equal to 18*/)
	{
		std::cout << "You can legally get a driver's license\n";
	}
	else
	{
		std::cout << "You cannot legally get a driver's license\n";
	}
}

没有分号 ;

不要在 if 语句的括号后面加分号 (;)。这不会导致编译器错误，但会**导致**您的代码行为不正确。条件代码块将始终执行。

✔ 正确

if (age >= 18) 
// ...
else
// ...

❌ 错误

if (age >= 18);
// ...
else;
// ...

总结一下，我们已经学习了如何将代码中条件执行的情况分离到专用的 if 语句中。这使我们能够根据程序中的各种值选择要运行的代码。现在我们已经有了 if-else 语句的基本结构，我们可以看看如何通过创建布尔条件来完成我们的程序。

布尔表达式

在 if 语句的括号内是布尔表达式，即一个求值为 true 或 false 的表达式。C++ 提供了几个新的运算符，允许我们形成这样的表达式。

布尔运算符

下面是一个表格，显示了 C++ 中可用的一些布尔运算符。布尔运算符是根据其输入返回布尔值 true/false 的运算符。它们就像您在之前课程中看到的其他数学运算符一样，但它们不是求值为像 int 这样的数字，而是求值为 bool (true/false)。

C++ 运算符	数学等价	描述
a == b	a = b	a 等于 b 吗？
a != b	a ≠ b	a 不等于 b 吗？
a > b	a > b	a 严格大于 b 吗？
a >= b	a ≥ b	a 大于或等于 b 吗？
a < b	a < b	a 严格小于 b 吗？
a <= b	a ≤ b	a 小于或等于 b 吗？

相等运算符

我们表格的前两行 == 和 != 构成了相等运算符。这两个运算符允许我们检查两个值是否相同。相等运算符适用于大多数 C++ 类型，包括数字、字符串、布尔值等等。

危险

单个 = 与双个 == 不同。单个 = 是赋值运算符，例如当您创建或更改变量时。双个 == 是相等运算符，当您想检查两个变量是否具有相同的值时使用。

因此，在 if 语句的条件中，当您想检查相等性时

• ✔ if (a == b)
• ❌ if (a = b)

关系运算符

我们表格的接下来四行构成了关系运算符。这两个运算符允许我们对两个值进行位置比较（例如在数轴上或按字母顺序）。关系运算符适用于某些 C++ 类型，例如数字和字符串；但是，我们尚未涵盖的许多其他类型不能这样比较。

我们现在掌握的知识足以让程序的第一版正常运行。提醒一下，我们需要创建一个条件，检查用户的年龄是否大于或等于 18。使用上表，最接近的匹配是 age >= 18。现在我们可以填充我们的 if 语句

驾驶执照神谕 2000

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Welcome to the Driver's License Oracle 2000\n";
	std::cout << "Please enter your year of birth: ";

	int year_of_birth;
	std::cin >> year_of_birth;

	// Year 2022 at the moment of writing this lesson
	int age = 2022 - year_of_birth;

	if (age >= 18)
	{
		std::cout << "You can legally get a driver's license\n";
	}
	else
	{
		std::cout << "You cannot legally get a driver's license\n";
	}
}

作为一项额外挑战，尝试使用其他剩余的关系运算符为 age >= 18 形成其他三种等效的表达方式。

复合布尔表达式

您可以通过所谓的逻辑运算符来转换和组合布尔表达式。它们是上面最初介绍的布尔运算符的一个子集，但它们旨在将布尔值作为输入。

C++ 支持这两种等效形式的运算符，即文本版本和符号版本。虽然符号表示在实际中更常见，但您可能会发现文本表示更容易理解和记住。您可以使用您最喜欢的一种，但请尽量保持一致！

C++ 运算符	替代表示	描述
a and b	a && b	a 和 b 都为真吗？
a or b	a || b	a 或 b 中任一为真吗？
not c	!c	c 为假吗？

逻辑 AND 运算符

逻辑 AND 运算符 and/&& 接受两个布尔输入，并且当且仅当它的两个输入都为 true 时才返回 true。当您想检查多个条件是否都为真，或者多个条件是否为 false（通过同时使用否定运算符）时，最好使用它。

例如，false && true 为 false，而 true and true 为 true。

逻辑 OR 运算符

与 AND 类似，逻辑 OR 运算符 or/|| 接受两个布尔输入，并且当其中一个或两个输入都为 true 时返回 true。当您想检查多个条件中的任何一个是否为真，或者一个变量是否是多种可能性中的一个时，最好使用它。

例如，false or false 为 false，而 false || true 为 true

逻辑 NOT 运算符

请密切注意上表中的最后一行；not/! 也称为逻辑非运算符。此运算符将翻转单个布尔输入的真值。因此，在表达式 !c 中，c 是一个布尔值（true/false），而 ! 非运算符将 true→false 和 false→true。这相当于询问 c 是否为 false。此运算符在您想检查某个条件是否不成立时很有用。

例如，!(a == b) 等价于 a != b。同样，not (a <= b) 等价于 a > b。请注意这里如何使用括号来首先评估内部表达式，然后再对其进行逻辑否定。

升级神谕

州通过了新的法规，现在我们必须升级我们的 Oracle 程序以遵守。新法律规定了驾驶执照的最高年龄——65 岁及以上的人不再允许驾驶机动车辆。

我们需要扩展我们的布尔条件以遵守这项新要求。目前，age >= 18 设置了可接受值范围的下限。我们缺少设置上限的东西，它应该是 65。检查年龄是否小于 65 的布尔表达式可以写成 age < 65。请注意，我们使用 < 而不是 <=，因为 65 岁的人被禁止驾驶。

现在我们有 age >= 18 和 age < 65，它们必须以某种方式组合。我们需要某种方式指定两者都必须为真——该人必须年满 18 岁或以上且小于 65 岁才能获得驾驶执照。

回顾复合布尔表达式中的表格，我们可以看到 and/&& 运算符最适合这种情况。我们可以这样写这个复合条件：age >= 18 and age < 65。请注意，这里的左右顺序无关紧要，这意味着 age < 65 and age >= 18 是一个等效条件。

驾驶执照神谕 3000

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << "Welcome to the Driver's License Oracle 3000\n";
	std::cout << "Please enter your year of birth: ";

	int year_of_birth;
	std::cin >> year_of_birth;

	// Year 2022 at the moment of writing this lesson
	int age = 2022 - year_of_birth;

	if (age >= 18 and age < 65)
	{
		std::cout << "You can legally get a driver's license\n";
	}
	else
	{
		std::cout << "You cannot legally get a driver's license\n";
	}
}

链式相等或关系运算符

您可能想将上述复合条件改写为 18 <= age < 65。然而，这将不起作用。虽然它会编译，但会导致不正确的行为，因为它总是会评估为 true。

使用相等运算符也会出现同样的不正确行为。例如，age1 == age2 == 18 或 age1 != age2 != 35 都将与上述示例类似，要么始终返回 false，要么始终返回 true。

切勿尝试链式使用相等或关系运算符。始终使用逻辑运算符 and/&& 或 or/|| 来组合布尔表达式。有关其原因的更多信息，请参阅布尔值 » int↔bool 转换。

运算顺序

与数学运算符一样，布尔运算符也有其严格遵守的优先级顺序。类似于“PEMDAS”，括号内的内容总是首先被评估，其他运算符则根据下面列出的优先级进行计算。优先级最高在最上面。

运算符	名称	结合性
! not	逻辑非	右到左 🡠
* / %	乘法/除法	左到右 🡢
+ -	加法/减法	左到右 🡢
< <= > >=	关系运算符	左到右 🡢
== !=	相等运算符	左到右 🡢
&& and	逻辑与	左到右 🡢
|| or	逻辑或	左到右 🡢

让我们用它来分析一些例子。

运算顺序展示

a > 10 and a < 100 or a == 150
// equivalent to
(a > 10 and a < 100) or a == 150

a * 4 == b + 5
// equivalent to
(a * 4) == (b + 5)

not a or b < 3701
// equivalent to
(not a) or (b < 3701)

not a != false
// equivalent to
(not a) != false

使用括号进行消歧

最好不要过分依赖运算符优先级的隐式规则。程序员可能很难记住所有关于哪个运算符优先评估的规则，因此编写太多依赖于这些规则的代码可能会使代码更难阅读和理解。如果您打算首先评估子表达式，最好将其放在括号中。

因此，与其写 a and b and c or a and not b，不如考虑写 (a and b and c) or (a and not b)。