`if` 语句

有条件地执行另一个语句。

用于需要根据条件执行代码的情况，或者 if 语句是否在明显常量求值上下文中求值(从 C++23 开始).

内容

1 语法
2 条件
- 2.1 表达式
- 2.2 声明
  - 2.2.1 非结构化绑定声明
  - 2.2.2 结构化绑定声明
3 分支选择
4 if 语句 with initializer
5 Constexpr if
6 Consteval if
7 备注
8 关键字
9 缺陷报告
10 另请参阅

[编辑] 语法


attr (可选) `if` `constexpr`(可选) `(` init-statement (可选) condition `)` statement-true	(1)

attr (可选) `if` `constexpr`(可选) `(` init-statement (可选) condition `)` statement-true `else` statement-false	(2)

attr (可选) `if` `!`(可选) `consteval` compound-statement	(3)	(从 C++23 开始)

attr (可选) `if` `!`(可选) `consteval` compound-statement `else` statement	(4)	(从 C++23 开始)

1) if 语句，没有 else 分支

2) if 语句，带有 else 分支

3) consteval if 语句，没有 else 分支

4) consteval if 语句，带有 else 分支

attr - (从 C++11 开始) 任意数量的属性

constexpr - (从 C++17 开始) 如果存在，该语句将成为 constexpr if 语句

init-statement

-

(从 C++17 开始) 其中之一

一个表达式语句（它可以是空语句 ;）
一个简单声明，通常是带有初始化器的变量声明，但它可以声明任意多个变量或是一个结构化绑定声明

一个别名声明

(从 C++23 开始)

注意，任何 init-statement 必须以分号结尾。这就是为什么它通常非正式地描述为表达式或声明后跟分号的原因。

condition - 一个条件

statement-true - 如果 condition 产生 true，则要执行的语句

statement-false - 如果 condition 的结果是 false，则执行的语句。

compound-statement - 如果 if 语句在显式常量求值上下文中求值（或在 ! 位于 consteval 之前的情况下，不在这种上下文中求值），则执行的复合语句。

statement - 如果 if 语句不在显式常量求值上下文（或在 ! 位于 consteval 之前的情况下，在该上下文中求值），则执行的语句（必须为复合语句，参见下方）。

[edit] 条件

条件可以是表达式或者简单声明。

如果它可以语法解析为结构化绑定声明，则它被解释为结构化绑定声明。

(自 C++26 起)

如果它可以语法解析为表达式或声明（它不是结构化绑定声明）(自 C++26 起)，则它被解释为后者。

当控制流到达条件时，条件将产生一个值，该值用于确定控制流将进入哪个分支。

[edit] 表达式

如果 condition 是表达式，则它产生的值为表达式上下文转换为 bool 的值。如果该转换是非法的，则程序是非法的。

[edit] 声明

如果 condition 是简单声明，则它产生的值为决策变量（参见下方）上下文转换为 bool 的值。如果该转换是非法的，则程序是非法的。

[edit] 非结构化绑定声明

该声明具有以下限制：

它只有一个声明符。
声明符不能指定函数或数组。
声明符必须具有初始化器，该初始化器不能为语法 (3)。
声明说明符序列只能包含类型说明符和 constexpr(自 C++11 起)，并且不能定义类或枚举。

该声明的决策变量是声明的变量。

结构化绑定声明

该声明具有以下限制：

其初始化器中的表达式不能是数组类型。
声明说明符序列只能包含类型说明符和 constexpr。

该声明的决策变量是声明引入的虚拟变量 e。

(自 C++26 起)

[edit] 分支选择

如果 condition 的结果是 true，则执行 statement-true。

如果 if 语句存在 else 部分，并且 condition 的结果是 false，则执行 statement-false。

如果 if 语句存在 else 部分，并且 statement-true 也是 if 语句，则该内部 if 语句也必须包含 else 部分（换句话说，在嵌套的 if 语句中，else 与最接近的 if 相关联，该 if 尚未与 else 相关联）。

运行此代码

#include <iostream>
 
int main()
{
    // simple if-statement with an else clause
    int i = 2;
    if (i > 2)
        std::cout << i << " is greater than 2\n";
    else
        std::cout << i << " is not greater than 2\n";
 
    // nested if-statement
    int j = 1;
    if (i > 1)
        if (j > 2)
            std::cout << i << " > 1 and " << j << " > 2\n";
        else // this else is part of if (j > 2), not of if (i > 1)
            std::cout << i << " > 1 and " << j << " <= 2\n";
 
    // declarations can be used as conditions with dynamic_cast
    struct Base
    {
        virtual ~Base() {}
    };
 
    struct Derived : Base
    {
        void df() { std::cout << "df()\n"; }
    };
 
    Base* bp1 = new Base;
    Base* bp2 = new Derived;
 
    if (Derived* p = dynamic_cast<Derived*>(bp1)) // cast fails, returns nullptr
        p->df(); // not executed
 
    if (auto p = dynamic_cast<Derived*>(bp2)) // cast succeeds
        p->df(); // executed
}

输出

2 is not greater than 2
2 > 1 and 1 <= 2
df()

if 语句与初始化器

如果使用 init-statement，则 if 语句等效于

{

init-statement

attr (可选) if constexpr(可选) ( condition )

statement-true

}

或

{

init-statement

attr (可选) if constexpr(可选) ( condition )

statement-true

else

statement-false

}

不同之处在于，由 init-statement（如果 init-statement 是声明）声明的名称和由 condition（如果 condition 是声明）声明的名称在同一个作用域中，该作用域也是两个 statement 的作用域。

std::map<int, std::string> m;
std::mutex mx;
extern bool shared_flag; // guarded by mx
 
int demo()
{
    if (auto it = m.find(10); it != m.end())
        return it->second.size();
 
    if (char buf[10]; std::fgets(buf, 10, stdin))
        m[0] += buf;
 
    if (std::lock_guard lock(mx); shared_flag)
    {
        unsafe_ping();
        shared_flag = false;
    }
 
    if (int s; int count = ReadBytesWithSignal(&s))
    {
        publish(count);
        raise(s);
    }
 
    if (const auto keywords = {"if", "for", "while"};
        std::ranges::any_of(keywords, [&tok](const char* kw) { return tok == kw; }))
    {
        std::cerr << "Token must not be a keyword\n";
    }
}

(自 C++17 起)

Constexpr if

以 if constexpr 开头的语句称为constexpr if 语句。constexpr if 语句的所有子语句都是控制流受限语句。

在 constexpr if 语句中，condition 必须是类型为 bool 的上下文转换的常量表达式(直到 C++23)上下文转换为 bool 的表达式，其中转换是常量表达式(自 C++23 起)。

如果 condition 的结果是 true，则 statement-false 被丢弃（如果存在），否则，statement-true 被丢弃。

被丢弃的语句中的 return 语句不参与函数返回类型推导。

template<typename T>
auto get_value(T t)
{
    if constexpr (std::is_pointer_v<T>)
        return *t; // deduces return type to int for T = int*
    else
        return t;  // deduces return type to int for T = int
}

被丢弃的语句可以 ODR 使用未定义的变量。

extern int x; // no definition of x required
 
int f()
{
    if constexpr (true)
        return 0;
    else if (x)
        return x;
    else
        return -x;
}

在模板外部，被丢弃的语句将被完全检查。 if constexpr 不是 #if 预处理指令的替代品。

void f()
{
    if constexpr(false)
    {
        int i = 0;
        int *p = i; // Error even though in discarded statement
    }
}

如果 constexpr if 语句出现在模板实体内部，并且如果 condition 在实例化后不是值依赖的，则当封闭模板被实例化时，被丢弃的语句不会被实例化。

template<typename T, typename ... Rest>
void g(T&& p, Rest&& ...rs)
{
    // ... handle p
    if constexpr (sizeof...(rs) > 0)
        g(rs...); // never instantiated with an empty argument list
}

在实例化后，条件仍然是值依赖的，是一个嵌套模板。

template<class T>
void g()
{
    auto lm = [=](auto p)
    {
        if constexpr (sizeof(T) == 1 && sizeof p == 1)
        {
            // this condition remains value-dependent after instantiation of g<T>,
            // which affects implicit lambda captures
            // this compound statement may be discarded only after
            // instantiation of the lambda body
        }
    };
}

对于每种可能的特殊化，被丢弃的语句不能是非法的。

template<typename T>
void f()
{
    if constexpr (std::is_arithmetic_v<T>)
        // ...
    else {
        using invalid_array = int[-1]; // ill-formed: invalid for every T
        static_assert(false, "Must be arithmetic"); // ill-formed before CWG2518
    }
}

在实现 CWG 问题 2518 之前，针对这种通用语句的常用解决方法是始终为 false 的类型依赖表达式。

template<typename>
constexpr bool dependent_false_v = false;
 
template<typename T>
void f()
{
    if constexpr (std::is_arithmetic_v<T>)
        // ...
    else {
        // workaround before CWG2518
        static_assert(dependent_false_v<T>, "Must be arithmetic");
    }
}

可以使用 typedef 声明或别名声明(自 C++23 起) 作为 constexpr if 语句的 init-statement 来缩小别名的作用域。

(自 C++17 起)

Consteval if

以 if consteval 开头的语句称为consteval if 语句。consteval if 语句的所有子语句都是控制流受限语句。

statement 必须是复合语句，即使它不是复合语句（因此会导致编译错误），它也将被视为 consteval if 语句的一部分。

运行此代码

constexpr void f(bool b)
{
    if (true)
        if consteval {}
        else ; // error: not a compound-statement
               // else not associated with outer if
}

如果在显式常量求值上下文中求值 consteval if 语句，则执行 compound-statement。否则，如果存在，则执行 statement。

如果语句以 if !consteval 开头，则 compound-statement 和 statement（如果有）都必须是复合语句。这些语句不被视为 consteval if 语句，但等效于 consteval if 语句。

if !consteval {/* stmt */ } 等效于

if consteval {} else {/* stmt */}.

if !consteval {/* stmt-1 */} else {/* stmt-2 */} 等效于

if consteval {/* stmt-2 */} else {/* stmt-1 */}.

consteval if 语句中的 compound-statement（或否定形式中的 statement）处于立即函数上下文中，在该上下文中，对立即函数的调用不必是常量表达式。

运行此代码

#include <cmath>
#include <cstdint>
#include <cstring>
#include <iostream>
 
constexpr bool is_constant_evaluated() noexcept
{
    if consteval { return true; } else { return false; }
}
 
constexpr bool is_runtime_evaluated() noexcept
{
    if not consteval { return true; } else { return false; }
}
 
consteval std::uint64_t ipow_ct(std::uint64_t base, std::uint8_t exp)
{
    if (!base) return base;
    std::uint64_t res{1};
    while (exp)
    {
        if (exp & 1) res *= base;
        exp /= 2;
        base *= base;
    }
    return res;
}
 
constexpr std::uint64_t ipow(std::uint64_t base, std::uint8_t exp)
{
    if consteval // use a compile-time friendly algorithm
    {
        return ipow_ct(base, exp);
    }
    else // use runtime evaluation
    {
        return std::pow(base, exp);
    }
}
 
int main(int, const char* argv[])
{
    static_assert(ipow(0, 10) == 0 && ipow(2, 10) == 1024);
    std::cout << ipow(std::strlen(argv[0]), 3) << '\n';
}

(从 C++23 开始)

[edit] 注释

如果 statement-true 或 statement-false 不是复合语句，则将其视为

if (x)
    int i;
// i is no longer in scope

与以下相同

if (x)
{
    int i;
}
// i is no longer in scope

如果 condition 是声明，则它引入的名称的作用域是两个语句体的组合作用域。

if (int x = f())
{
    int x; // error: redeclaration of x
}
else
{
    int x; // error: redeclaration of x
}

如果 statement-true 通过 goto 或 longjmp 进入，则不会对 condition 求值，也不会执行 statement-false。

在条件为 constexpr if 语句中，不允许使用内置转换，除非是不进行收窄的整型转换到 bool 类型。

(自 C++17 起)
(直到 C++23)

功能测试宏	值	Std	特性
`__cpp_if_constexpr`	201606L	(C++17)	constexpr `if`
`__cpp_if_consteval`	202106L	(C++23)	consteval `if`

[编辑] 关键字

if, else, constexpr, consteval

[编辑] 缺陷报告

以下行为更改的缺陷报告被追溯应用到先前发布的 C++ 标准。

DR	应用于	已发布的行为	正确行为
CWG 631	C++98	如果第一个子语句通过标签到达，则控制流未指定条件不被评估，第二个子语句不被执行（与 C 中相同）	the condition is not evaluated and the second substatement is not executed (same as in C)

[编辑] 另请参阅

is_constant_evaluated (C++20)	检测调用是否发生在常量评估上下文中 (函数) [编辑]
C 文档 for if 语句

编译器支持
独立和宿主
语言
标准库
标准库头文件
命名要求
特性测试宏 (C++20)
语言支持库
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诊断库
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字符串库
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标签
label : statement
表达式语句
表达式 ;
复合语句
`{` statement... `}`
选择语句
`if`
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迭代语句
`while`
`do while`
`for`
range for (C++11)
跳转语句
`break`
`continue`
`return`
`goto`
声明语句
声明 ;
尝试块
try 块
事务性内存
`synchronized`，`atomic_commit` 等 (TM TS)

cppreference.com

命名空间

变体

视图

操作

`if` 语句

内容

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[edit] 条件

[edit] 表达式

[edit] 声明

[edit] 非结构化绑定声明

结构化绑定声明

[edit] 分支选择

if 语句与初始化器

Constexpr if

Consteval if

[edit] 注释

[编辑] 关键字

[编辑] 缺陷报告

[编辑] 另请参阅

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