Chapter 6：Branching Statements and Logical Operators

为什么先划分输入域再写 if

直接从一个样例开始追加 if，容易留下重叠和空洞。成绩分类应先定义合法域 [0,100]、非法低/高域，再把合法域划为 retry、pass、excellent。每个输入必须恰好落入一个结果，条件顺序才有可审查依据。

if 语句按条件选择一条路径

if 条件求值为 true 时执行分支，else 处理剩余集合。对按阈值递减的分类，应先检查非法域，再从最高阈值向下；否则宽条件会提前吞掉更具体路径。

std::string grade(int score) {
    if (score < 0 || score > 100) return "invalid";
    if (score >= 90) return "A";
    if (score >= 60) return "pass";
    return "retry";
}

测试 -1,0,59,60,89,90,100,101，并为每条 return 记录命中次数。只有正常样例通过，无法证明边界、非法域和不可达分支。

逻辑表达式组合条件并可能短路

&& 表示两侧都真，|| 表示至少一侧真，! 反转 bool。它们从左向右求值并短路：&& 左侧假时跳过右侧，|| 左侧真时跳过右侧。

if (index >= 0 && index < count && data != nullptr) {
    use(data[index]);
}

先检查范围再访问，短路保证右侧只在前置条件成立时求值。条件顺序也是安全契约；把 data[index] 放到最左侧会在检查边界前访问。

cctype 按字符类别判断但有参数域

<cctype> 提供 std::isdigit、std::isalpha、std::isspace、std::toupper 等字符函数。它们的 int 参数必须是 EOF 或可表示为 unsigned char 的值；直接传负 signed char 会违反前置条件。

unsigned char code = static_cast<unsigned char>(ch);
if (std::isdigit(code)) {
    ++digitCount;
}

字符分类比手写 ASCII 范围更能表达意图，但 locale 和编码边界仍需声明。std::toupper 返回 int，写回 char 前同样要确认表示范围。

条件运算符适合选择一个值

条件运算符 condition ? whenTrue : whenFalse 是表达式，产生一个结果，适合窄小且两侧无复杂副作用的值选择。

const char* label = score >= 60 ? "pass" : "retry";

嵌套多层 ?: 会隐藏分支结构，应改成命名函数或 if/else。两候选还会参与共同类型规则，结果类型不一定与视觉上某一侧完全相同。

switch 处理一个离散值的多路选择

switch 对整型或枚举表达式与多个常量 case 匹配。case 是入口标签，不会自动创建独立作用域；若没有 break、return 或 throw，执行会贯穿到后续 case。

switch (command) {
case 's':
    start();
    break;
case 'q':
    return;
default:
    report_unknown(command);
    break;
}

有意贯穿应使用 [[fallthrough]] 和解释，意外遗漏 break 应由每个 case 的路径测试发现。范围判断、字符串和复合条件通常更适合 if/else。

break 与 continue 改变最近循环路径

break 离开最近循环或 switch，continue 跳到下一轮循环。它们能让异常路径提前结束，但过多跳转会让不变量和后置条件分散。

使用 continue 时确保推进步骤仍发生。while 循环若在更新前 continue，可能永远停在同一状态；for 的更新表达式仍会执行，但循环体内其他必要清理可能被跳过。

数字读取循环同时拥有格式分支

读取数字不仅有“继续/结束”，还可能遇到格式错误。while (std::cin >> value) 在每次成功提取后处理；退出时 EOF 与非数字失败需要不同消息。若要恢复，清除状态后还要消费非法记录，保证输入推进。

double value{0.0};
double sum{0.0};
while (std::cin >> value) {
    sum += value;
}
if (!std::cin.eof()) {
    std::cerr << "invalid numeric input\n";
}

非法输入不是关系表达式能修复的问题，它属于流解析状态。分支设计要把外部失败纳入输入域，而不是默认所有字符都能变成数字。

简单文件输入输出先检查打开状态

本章初步使用 std::ifstream 把文件当输入流。路径解析和打开是第一道分支；文件不存在不能与“合法空文件”混为一谈。打开成功后，读取循环仍可能因 EOF、格式或 I/O 错误结束，Chapter 17 再完整处理。

std::ifstream input{"numbers.txt"};
if (!input) {
    std::cerr << "cannot open numbers.txt\n";
    return 1;
}
 
double number{0.0};
while (input >> number) {
    process(number);
}

记录当前工作目录和解析后路径，才能复现“IDE 能开、终端找不到”。打开、读取与业务验证是三层独立条件。

四类故障验证完整分支责任

先预测每个故障会命中哪条路径、哪些表达式不会求值、退出后状态是什么，再运行。分支覆盖率只能说明语句执行过，仍需边界断言证明每个输入被正确分类。

三步设计一个分支系统

小结

• 输入域先划为互斥完备类别，再实现 if/else，可避免宽条件吞掉高优先级分支
• 逻辑表达式会短路，左侧可以保护右侧前置条件，关键副作用不应藏在可能跳过的位置
• cctype 参数必须是 EOF 或 unsigned char 可表示值，字符编码和 locale 仍需声明
• 条件运算符适合选一个简单值，switch 适合一个离散值，case 不会自动停止
• 数字和文件输入有打开、格式、EOF 与业务验证分支，不能只处理正常数据

名词解释