C 语言 if else 语句：语法、示例和常见错误

程序为什么需要分支

到目前为止，每个程序都是从头一路执行到尾：第 1 行、第 2 行、第 3 行。真正的程序需要做判断。密码对吗？这个数是负数吗？文件打开了吗？if 语句就是 C 提出问题的方式，只有答案为“是”时才执行代码。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int temperature = 31;

    if (temperature > 30) {
        printf("It is hot today.\n");
    }

    printf("Have a good day.\n");
    return 0;
}

条件 temperature > 30 只判断一次。它成立，所以会打印这条消息。最后一行在花括号外面，所以无论如何都会打印。把 31 改成 18 再运行一次，第一条消息消失了，第二条仍然保留。

语法：圆括号、花括号，没有分号

C 中的 if 有固定的形式：

if (condition) {
    // runs when condition is nonzero
}

有三条规则值得尽早记住。条件外面的圆括号是必需的。没有 then 关键字。而且右圆括号后面没有分号，多写一个分号，语句就在那里结束了：

// BUG: the if does nothing; the printf always runs
if (x > 10);
{
    printf("big\n");
}

这段代码能顺利编译。; 是一个空语句，成为了 if 的语句体，下面的花括号只是一个独立的代码块，总会执行。用 gcc -Wall 编译就能发现这个问题。

只有一条语句时，花括号本身是可选的，但还是建议保留。没有花括号的 if 后来多加了一行，是一个典型的 bug 来源，因为在 C 中缩进并不能把语句组合在一起。

else 和 else if

else 提供另一条路径：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score = 47;

    if (score >= 60) {
        printf("Pass\n");
    } else {
        printf("Fail\n");
    }

    return 0;
}

结果多于两种时，用 else if 串联起来。C 会按顺序检查每个条件，在第一个成立的条件处停下：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score = 84;

    if (score >= 90) {
        printf("Grade: A\n");
    } else if (score >= 80) {
        printf("Grade: B\n");
    } else if (score >= 70) {
        printf("Grade: C\n");
    } else {
        printf("Grade: F\n");
    }

    return 0;
}

这里的顺序非常重要。因为链在第一个匹配处就停止，第二个判断只会遇到低于 90 的分数，所以 score >= 80 不需要再写 && score < 90。要按从最严格到最宽松的顺序编写条件链，否则每个值都会落入第一个分支。

末尾的 else 是可选的。只要这条链打算覆盖所有情况，就加上它；没有 else 意味着“如果都不匹配，就什么也不做”，这没有问题，但应该是有意为之。

真值：0 为假，其他都为真

在条件中，C 的核心语言没有单独的布尔类型。if 只判断表达式是否不为零。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int count = 3;
    int empty = 0;

    if (count) {
        printf("count is nonzero: %d\n", count);
    }

    if (!empty) {
        printf("empty is zero, so !empty is true\n");
    }

    printf("(5 > 2) evaluates to %d\n", 5 > 2);
    printf("(5 < 2) evaluates to %d\n", 5 < 2);
    return 0;
}

最后两行展示了规则的另一半：比较运算符是普通的表达式，结果为真时产生 1，为假时产生 0。这就是 if (5 > 2) 能工作的原因：它实际上是 if (1)。

这也是为什么在 C 中 -3 为真。规则是“不为零”，而不是“为正数”。如果你想知道一个数是不是正数，要写 if (n > 0)，而不是 if (n)。

C99 新增了 <stdbool.h>，提供真正的 bool 类型以及 true 和 false，在新代码中可读性更好。它们底层仍然是 1 和 0，所以上面的规则不会改变，详见 C 语言中的布尔值。

在条件中会用到的比较运算符和逻辑运算符：

==   equal to            &&   logical AND (both sides true)
!=   not equal to        ||   logical OR  (either side true)
<    less than           !    logical NOT
>    greater than
<=   less than or equal
>=   greater than or equal

&& 和 || 会短路求值：如果 a 为假，a && b 永远不会计算 b；如果 a 为真，a || b 永远不会计算 b。这是语言的保证，而不是优化，所以可以放心地写 if (n != 0 && total / n > 5)，n 为零时除法不会执行。

= 与 == 错误

这是 C 条件语句中最常见的错误：

// BUG: assigns 5 to x, then tests 5 (nonzero), so this ALWAYS runs
if (x = 5) {
    printf("x is five\n");
}

C 允许在表达式中赋值，所以这一行是合法的。它把 5 存入 x，产生值 5，而 5 不为零，所以这个分支每次都会执行，x 也被悄悄覆盖了。

有两种防御办法。第一，编译时始终开启警告：

gcc -Wall -Wextra program.c -o program

GCC 和 clang 都会提示 "suggest parentheses around assignment used as truth value"。第二，有些程序员把常量写在变量前面，写成 if (5 == x)，这样误写成的 if (5 = x) 会直接编译失败，而不是变成一个悄无声息的 bug。这种写法见仁见智，但开启警告是必须的。

嵌套

一个 if 里可以包含另一个 if。有些条件只有在前一个条件成立后才有意义，这时就用嵌套来表达：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age = 22;
    int hasTicket = 1;

    if (age >= 18) {
        if (hasTicket) {
            printf("Welcome in.\n");
        } else {
            printf("Please buy a ticket.\n");
        }
    } else {
        printf("Adults only.\n");
    }

    return 0;
}

两层嵌套还算好读，四层就不行了。嵌套变深时，想办法把它展平：通常可以用 && 合并条件，或者先处理失败的情况并提前返回：

// flatter: deal with the exceptions, then get on with the work
if (age < 18)     { printf("Adults only.\n");        return 0; }
if (!hasTicket)   { printf("Please buy a ticket.\n"); return 0; }
printf("Welcome in.\n");

悬空 else

当一个没有花括号的 if 嵌套在另一个 if 里时，else 属于哪个 if？C 的规则是：else 与最近的、尚未配对的 if 配对，与代码的缩进无关。

// The else belongs to the INNER if, despite the indentation
if (a > 0)
    if (b > 0)
        printf("both positive\n");
else
    printf("a is not positive\n");   // WRONG - runs when a > 0 and b <= 0

缩进看起来是 else 与外层的 if 配对，编译器却把它和内层的配对。花括号可以彻底消除这种歧义，这才是始终使用花括号的真正理由：

if (a > 0) {
    if (b > 0) {
        printf("both positive\n");
    }
} else {
    printf("a is not positive\n");
}

三元运算符

当一个分支只是为了选出一个值时，条件运算符 ? : 用一个表达式就能表达：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 17, b = 42;

    int max = (a > b) ? a : b;
    printf("Larger: %d\n", max);

    /* it is an expression, so it can sit inside printf */
    printf("%d is %s\n", a, (a % 2 == 0) ? "even" : "odd");

    return 0;
}

把 cond ? x : y 读作“如果 cond 成立就是 x，否则就是 y”。两个分支中只有一个会被求值，而且整个式子会产生一个值，所以它可以用于赋值或作为参数传递，而语句不行。

只在简单的取值选择中使用它。嵌套的三元运算符（a ? b : c ? d : e）是合法的，但几乎总是比它所替代的 else if 链更难读。