Lesson 5：按情况处理

来源、版次与标准边界

“Lesson 5：按情况处理”以 SB Creative 出版社书页核定高桥麻奈著、第 5 版、2017 年 6 月 14 日发行、ISBN 978-4-7973-9259-3；出版社页面标 596 页。CiNii Books 书目与 16 课目录记录正文 xxiii+571 页，日本国会图书馆书目记录 571 页。页数口径存在前置页差异，因此本课程不拿页码充当目录证据。

“Lesson 5：按情况处理”的中文说明、示例、交互、练习和答案均为独立教学重写。公开资料只确认 16 个 Lesson 标题；本页列出的细分概念是课程教学映射，不冒充原书逐级小节。技术规则参考 ISO C++ 标准入口复核，但 2017 年教材的 Visual Studio 2017 语境不会被静默升级为 C++23；现代写法只能明确标为迁移说明。

围绕“怎样证明所有互斥分支都可达、无重叠，并覆盖业务允许的完整输入域？”，本页要求保留“输入域、谓词真值表、最小边界集合、实际分支标签和拒绝路径。”。若故障“相邻区间在边界值上同时遗漏或重叠”无法在同一输入下制造首个分岔，应拒绝当前解释，而不是追加随机样例。

为什么分支设计先从输入集合开始

条件语句让程序根据当前状态选择不同路径。初学者常直接写 if，再一边测试一边补 else if；这种写法容易让区间重叠或漏掉边界。更稳妥的方法是先列输入集合及预期分类，再把每一类翻译为布尔条件。

以考试成绩为例，输入域可以先划分为 [90,100]、[60,89]、[0,59] 和非法区间。只有分类明确，才知道 90、60、0、100、-1 与 101 分别应走哪条路径。

关系运算产生真假结果

< <= > >= == != 比较两个值，结果类型是 bool。= 是赋值，== 才是相等比较；二者字符相近但责任完全不同。

bool adult = age >= 18;
bool validScore = score >= 0 && score <= 100;
bool different = current != previous;

浮点相等比较还受表示误差影响，不能把所有计算结果都机械地用 == 判断。当前阶段先掌握整型边界，再在涉及浮点算法时定义容差与误差模型。

逻辑运算组合多个条件

逻辑与 && 要求两侧都为真，逻辑或 || 只需一侧为真，逻辑非 ! 反转真假。&& 和 || 会短路：结果一旦由左侧确定，右侧不再求值。

if (index >= 0 && index < size) {
    std::cout << values[index] << '\n';
}

先检查 index >= 0，再检查上界。若右侧包含数组访问或函数调用，短路可保护前置条件，但不要把关键业务副作用藏在右侧；条件应负责判断，状态变化应清楚地写在分支体中。

if/else 把路径组织成二叉选择

if 语句在条件为真时执行块；配套 else 处理假路径。总是写花括号，即使块里只有一条语句，也能避免后来增加语句时产生视觉缩进与真实作用域不一致。

if (temperature >= 30) {
    std::cout << "hot\n";
} else {
    std::cout << "not hot\n";
}

没有花括号时，else 与最近一个尚未配对的 if 结合，形成悬空 else 风险。明确块结构既服务编译器，也服务维护者。

else-if 链按顺序选择第一个命中项

分数分类可以写成从最严格上界开始的互斥链。前一条件失败后，后续分支已经隐含部分事实；因此第二项只需判断 score >= 60，不必再次写 score < 90。

if (score < 0 || score > 100) {
    std::cout << "invalid\n";
} else if (score >= 90) {
    std::cout << "A\n";
} else if (score >= 60) {
    std::cout << "pass\n";
} else {
    std::cout << "retry\n";
}

顺序本身就是规则：若先写 score >= 60，95 会提前命中“pass”，永远到不了 A。每个输入只执行第一个为真的分支，因而要用边界表证明顺序覆盖完整且无意外遮蔽。

switch 适合一个离散值的精确匹配

当选择依据是同一个整型或枚举值与多个常量匹配时，switch 语句比长串 if (command == ...) 更直接。每个 case 是入口；通常用 break 离开 switch，default 处理未知值。

switch (command) {
case 1:
    std::cout << "start\n";
    break;
case 2:
    std::cout << "stop\n";
    break;
default:
    std::cout << "unknown\n";
    break;
}

省略 break 会继续执行后续 case，称为贯穿。它有少量刻意用途，例如多个 case 共享处理，但必须结构明显并加 [[fallthrough]] 表达意图。对范围判断、复合条件或不同变量组合，仍应使用 if 系列。

边界表比随机测试更有证明力

对区间 [0,59]、[60,89]、[90,100]，至少测试每个边界两侧：-1、0、59、60、89、90、100、101。随机输入可能多次落在区间内部，却一直错过真正容易出错的等号位置。

运行前先预测每个值应命中的分支，并做四列记录：输入、预期分支、实际分支、若不一致首先被破坏的条件。例如 90 若落入 pass，不要只把输出改成 A；应回到分支顺序，检查更宽的 >= 60 是否提前出现。预测把测试从“看看会发生什么”变成对规则的反证尝试，实际结果只负责验证或推翻预测。

边界测试还要记录预期分支名，而不只看输出“似乎合理”。当规则变成等级、折扣或权限时，分支标签和输入集合就是可审查契约。

还要检查每个分支是否可达：若一项更宽的条件排在前面，后续窄条件可能永远不会执行。可达性检查与边界检查共同回答两件事：合法输入有没有出口，以及每个已写出口是否真的有输入能够到达。

三步构造完整决策

正式节点与章专属证据

• if 语句：在“Lesson 5：按情况处理”中核对输入、状态变化、失败模式和可复现证据；第 1 个节点必须能回到“任一合法输入恰好进入一个预期分支，非法输入进入显式拒绝路径。”。
• switch 语句：在“Lesson 5：按情况处理”中核对输入、状态变化、失败模式和可复现证据；第 2 个节点必须能回到“任一合法输入恰好进入一个预期分支，非法输入进入显式拒绝路径。”。
• 关系运算符：在“Lesson 5：按情况处理”中核对输入、状态变化、失败模式和可复现证据；第 3 个节点必须能回到“任一合法输入恰好进入一个预期分支，非法输入进入显式拒绝路径。”。
• 逻辑运算符：在“Lesson 5：按情况处理”中核对输入、状态变化、失败模式和可复现证据；第 4 个节点必须能回到“任一合法输入恰好进入一个预期分支，非法输入进入显式拒绝路径。”。

先用输入合同检查本页正式节点，再在相同初值下逐步比较正常和失败轨迹，最后只启用“相邻区间在边界值上同时遗漏或重叠”完成反例与复位。三个交互都必须能独立重置，且重置后再次满足“任一合法输入恰好进入一个预期分支，非法输入进入显式拒绝路径。”。

小结

• 条件是可解释为 true/false 的表达式，分支设计应先划分输入集合再编码
• 关系运算产生 bool，逻辑运算组合条件；&& 与 || 短路但不应隐藏关键副作用
• if/else 处理真假路径，else-if 链按顺序选择第一个命中项，花括号消除结构歧义
• switch 适合同一离散值的常量匹配，case 不会自动停止，break 与 default 必须有明确策略
• 边界值比大量随机内部值更容易发现 </<=、分支顺序和非法域错误

名词解释