人生充滿選擇锯仪,編程也是

人生在世,我們每天都需要進行三項重大選擇:早餐吃什么皮迟,午餐吃什么,晚餐吃什么桑寨。這一度讓我感到非常為難伏尼,于是我養(yǎng)成了一個習(xí)慣,只要在附近的餐館發(fā)現(xiàn)了幾種還不錯的食物西疤,我就會連續(xù)一段時間一直吃它們烦粒,直到吃膩,再嘗試一下別的選擇代赁,直到又發(fā)現(xiàn)還比較對胃口的扰她,就再一直吃,如此循環(huán)往復(fù)芭碍。

對于程序員來說徒役,做選擇是一件很客觀理性的事情,需要根據(jù)現(xiàn)有條件進行分析判斷從而做出一個正確的或者最優(yōu)的決定窖壕。比如吃什么這個事情忧勿,可能的限制條件有很多杉女,譬如:

  • 我是個很懶的人,吃飯地點就定在公司附近500米鸳吸,于是選擇范圍限定在了500米以內(nèi)的餐館
  • 我有鼻炎熏挎,不能吃辣,而且我對青椒心理過敏晌砾,所以辛辣食物以及帶青椒的食物被排除
  • 這個月手頭有點緊坎拐,一頓50以上的不考慮
  • ……

由于我不是個吃貨,很少有明確想吃什么的時候养匈,所以對于吃飯這件事情來說影響因素實在太多哼勇,而且很多因素都很主觀,如果要考慮所有因素的話就得深入探索自己的內(nèi)心世界(性能消耗太大呕乎,大腦已死機)……如果不同的因素之間產(chǎn)生了矛盾就需要進行權(quán)衡积担,做出合理的犧牲,最普適的方法就是給所有的因素定一個優(yōu)先級或者權(quán)重猬仁,這實在是太麻煩了(唉我突然發(fā)現(xiàn)可以做個App帝璧,讓用戶選擇幾個選項,譬如吃不吃辣湿刽,限定就餐范圍等等聋溜,然后進行自動計算幫助用戶選擇今天吃什么,或許會挺有市場- -)叭爱,于是我個人選擇了暴力破解法——隨機嘗試,碰到合適的就多吃幾頓漱病。

好了說正經(jīng)的买雾,其實編程跟做人一樣,也時刻面臨著選擇杨帽,暫且拋開架構(gòu)選擇漓穿、模式選擇、語言選擇注盈、框架選擇等內(nèi)容晃危,今天我想談?wù)劤绦蛘Z言中的條件分支結(jié)構(gòu)。

很多人覺得老客,對于偏向于業(yè)務(wù)的后端開發(fā)人員來說僚饭,整天寫得最多的就是各種增刪改查,其實不是的胧砰,他們明明是整天在調(diào)接口和寫if-else(大霧)鳍鸵。我早先是寫Java的,現(xiàn)在在公司差不多是自己獨立開發(fā)一個iOS項目尉间,也是說服務(wù)器端的API也是自己寫(用C#)偿乖,也算得上半個后端击罪,但是我平常不會寫很多if-else。大量的if-else嵌套不僅可讀性差而且容易出錯又難以調(diào)試贪薪,所以其實不管做什么開發(fā)媳禁,只要是寫代碼,大量的if-else都是應(yīng)該盡量避免的画切。那應(yīng)該如何避免呢竣稽?

首先,理清思路槽唾,保持冷靜丧枪,不要做無謂的判斷,不要一時意亂情迷熱血上涌就寫下這樣的代碼(以Swift為例):

//你愛或者不愛我
if you.love(me) || !you.love(me) {
    // 愛就在那里
    Love.isRightThere()
    //不增不減
    Love.level++
    Love.level--
}

我們假設(shè)func love(someone: Person) -> Bool這個函數(shù)是個冪等函數(shù)庞萍,也就是每次調(diào)用它產(chǎn)生的結(jié)果都是一致的拧烦,那上面這段代碼顯然是有問題的,因為you.love(me) || !you.love(me)這部分是永真的(無論true || false還是false || true钝计,結(jié)果都是true)恋博,所以這是句廢話,可以直接刪掉私恬。你可能覺得上面這段代碼就是個玩笑债沮,平常誰會寫出這樣的代碼,那我再舉個例子:return a == b ? a : b,是不是覺得還挺正常的本鸣?你再仔細看看……

好了疫衩,我們接下去說。if-else很多時候會被用來進行邊界條件的處理荣德,對于這種情況闷煤,我們最好是提前return而不是用else,而且在Swift2.0之后涮瞻,多了一個新的關(guān)鍵字——guard鲤拿,非常好用。譬如:

func handle(optionalData: Int?) -> Bool {
    if let data = optionalData {
        if data > 0 && data < 31 {
            doSomethingWith(data)
            return true
        } else {
            return false
        }
    } else {
        return false
    }
}

這段代碼的邏輯很簡單署咽,接受一個可能為空的整數(shù)近顷,先判斷它是否為空,如果不為空就取它的值宁否,然后判斷是否在0到31之間窒升,如果在的話就把值傳遞給doSomethingWith(data: Int)函數(shù)然后執(zhí)行,返回true慕匠,其余情況都返回false异剥。錯是沒錯,但是真的丑啊- -#絮重,我們把它改成這樣:

func handle(optionalData: Int?) -> Bool {
    guard let data = optionalData where data > 0 && data < 31 else {
        return false
    }
    
    doSomethingWith(data)
    return true
}

做的事情完全相同冤寿,只是在函數(shù)開始的時候做了提前返回歹苦,也就是使用了所謂的衛(wèi)語句,之后只需要正常處理數(shù)據(jù)就好了督怜,大大提高了代碼可讀性殴瘦。

還有就是要善于使用條件表達式,就是<條件> ? <表達式1> : <表達式2>這種号杠◎揭福看過《CSAPP》(《深入理解計算機系統(tǒng)》)的朋友應(yīng)該記得,書中有提到現(xiàn)代處理器通過使用流水線(pipelining)來獲得高性能姨蟋,當(dāng)執(zhí)行順序代碼的時候屉凯,流水線中充滿了待執(zhí)行的指令。但是當(dāng)機器遇到條件分支時眼溶,它常常還不能確定是否會進行跳轉(zhuǎn)悠砚,處理器采用非常精密的分支預(yù)測邏輯試圖猜測每條跳轉(zhuǎn)指令是否會執(zhí)行。只要它的猜測還比較可靠堂飞,指令流水線中就會充滿指令灌旧。然而如果預(yù)測跳轉(zhuǎn)出錯,那就得丟掉它為該跳轉(zhuǎn)指令后所有指令所做的工作绰筛,然后再用正確跳轉(zhuǎn)后的指令去填充流水線枢泰,這就是錯誤預(yù)測懲罰。相對于基于控制的條件轉(zhuǎn)移铝噩,有一種替代策略是數(shù)據(jù)的條件轉(zhuǎn)移衡蚂,這種方法先計算一個條件操作的兩種結(jié)果,然后再根據(jù)條件是否滿足從而選取一個骏庸,只有在一些受限制的情況下讳窟,這種策略才可行,一旦可行敞恋,就可以用一條簡單的條件傳送指令(現(xiàn)代處理器都擁有)來實現(xiàn)它。當(dāng)然在語言層面是不能直接控制的谋右,不過至少對于GCC(GNU開發(fā)的編譯器套件)來說硬猫,條件表達式(? :)比條件分支語句(if-else)更容易被翻譯成條件傳送。

上面說了這么多關(guān)于性能的東西改执,不過我覺得在實際開發(fā)過程中還是應(yīng)該著眼于代碼的可讀性和可維護性啸蜜,性能優(yōu)化還是要靠性能分析工具確定性能瓶頸進行針對性的優(yōu)化。畢竟 ——

代碼是寫給人看的, 只是恰好能在機器上運行辈挂。

然而如果某種寫法具有良好的可讀性衬横,又恰好有可能對性能提高有所幫助的話,那能用就用吧终蒂,譬如:

func getMin(num1: Int, num2: Int) -> Int {
    var min = num1
    if num1 > num2 {
        min = num2
    }
    return min
}

直接改為:

func getMin(num1: Int, num2: Int) -> Int {
    return num1 > num2 ? num2 : num1
}

還有?? 操作符的使用蜂林,譬如判斷某個值是否為空,如果為空則給它一個默認值:

//最不好的方式
func getData(optionalData: Int?) -> Int {
    let defaultData = 0
    if optionalData == nil {
        return defaultData
    } else {
        return optionalData!
    }
}

//稍微好一點的方式(if let)
func getData(optionalData: Int?) -> Int {
    let defaultData = 0
    if let data = optionalData {
        return data
    } else {
        return defaultData
    }
}

//推薦方式(??)
func getData(optionalData: Int?) -> Int {
    let defaultData = 0
    return optionalData ?? defaultData
}

值得一提的是遥诉,??這個操作符在Swift中的定義有兩個版本:

@warn_unused_result
@rethrows public func ??<T>(optional: T?, @autoclosure defaultValue: () throws -> T?) rethrows -> T?

@warn_unused_result
@rethrows public func ??<T>(optional: T?, @autoclosure defaultValue: () throws -> T) rethrows -> T

我們的例子滿足的是第二種情況,可以注意到這里使用了@autoclosure這個關(guān)鍵字噪叙,它可以把一句表達式自動封裝為一個閉包矮锈,也就是說在??真正取值之前defaultValue這個表達式的值并沒有被計算出來準備好,而是會延遲到判定optional為nil之后睁蕾。舉個例子:

let optional: Int? = 2
//optional不為nil苞笨,所以后面的9 * 1000 / 6 + 55根本不會執(zhí)行
let value = optional ?? 9 * 1000 / 6 + 55  //value = 2

這里跟《CSAPP》中的說法似乎有點矛盾(當(dāng)然書中也說了,只有在一些受限制的情況下子眶,條件傳送策略才可行)瀑凝,Swift語言的設(shè)計者并不想讓使用??的代碼被翻譯成條件傳送形式,而是認為使用閉包進行延遲計算可以避免不必要的開銷臭杰。

最后讓我們談?wù)?code>switch語句吧粤咪,在C語言中,switch語句可以根據(jù)一個整數(shù)索引值進行多重分支硅卢,不僅提高了C代碼的可讀性射窒,而且通過使用跳轉(zhuǎn)表(jump table)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得實現(xiàn)更加高效。GCC根據(jù)case的數(shù)量和匹配值的稀少程度(sparsity)來翻譯switch語句将塑,當(dāng)case數(shù)量比較多(如4個以上)脉顿,值的范圍跨度比較小時,就會使用跳轉(zhuǎn)表点寥,跳轉(zhuǎn)表是一個存儲著代碼段內(nèi)存地址(即函數(shù)的指針)的數(shù)組艾疟,可以根據(jù)索引直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)代碼段然后執(zhí)行,和一組很長的if-else語句相比敢辩,使用跳轉(zhuǎn)表的優(yōu)點是執(zhí)行switch語句的時間與case的數(shù)量無關(guān)蔽莱。

而在Swift中,switch后面跟的不是索引戚长,而是一個待匹配的值盗冷。Swfit的模式匹配還比較初級,只支持相等匹配和范圍匹配同廉,使用~=作為模式匹配的操作符仪糖,switch其實就是用它來進行模式匹配的。我們看看API中~=的幾個聲明版本:

@warn_unused_result
public func ~=<I : ForwardIndexType where I : Comparable>(pattern: Range<I>, value: I) -> Bool

@warn_unused_result
public func ~=<T : Equatable>(a: T, b: T) -> Bool

@warn_unused_result
public func ~=<T>(lhs: _OptionalNilComparisonType, rhs: T?) -> Bool

/// Returns `true` iff `pattern` contains `value`.
@warn_unused_result
public func ~=<I : IntervalType>(pattern: I, value: I.Bound) -> Bool

它們接收不同的參數(shù)迫肖,從上往下依次是:某種可比較類型(數(shù)字和String)的范圍輸入和該類型的值锅劝、可以判等的類型、可以與nil比較的類型蟆湖、一個范圍輸入和某個特定值的類型故爵。返回值都是Bool。下面列舉幾種switch的常見用法:

///對可以判等類型的判斷
let password = "password"
switch password {
case "password":
    print("登錄成功")
default:
    print("密碼錯誤")
}
//與枚舉類型配合
enum Direction {
    case North
    case South
    case East
    case West
}
func goTo(direction: Direction) {
    switch direction {
    case .North:
        print("go to north")
    case .South:
        print("go to south")
    case .East:
        print("go to east")
    case .West:
        print("go to west")
    }
}

///對范圍的判斷
let num = 0
switch num {
case -1...1:
    print("In Range")
default:
    print("Out Range")
}

簡單總結(jié)一下減少if-else隅津,提高代碼可讀性的幾種方法:

  • 理清思路诬垂,優(yōu)化邏輯劲室,合并重復(fù)的判斷,不做無謂的判斷剥纷。
  • 使用衛(wèi)語句痹籍。
  • 使用條件表達式。
  • 使用模式匹配晦鞋。

把代碼寫正確并不難蹲缠,難的是寫出高質(zhì)量的代碼,與諸君共勉悠垛。寫得腰都酸了~大家國慶快樂^ ^线定。

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