Kotlin 条件语句：when 与 if

在现实生活中，我们会根据不同情况做不同的事情。例如，如果外面下雨，我大概会带把伞。如果外面阳光明媚，我可能会戴上太阳镜。我会根据天气做不同的事情。

类似地，我们经常需要让代码在不同情况下做不同的事情。

在本章中，我们将全面学习 Kotlin 中的条件语句，它允许我们根据不同情况改变代码的运行方式！

金发姑娘与三个分支

你可能听说过金发姑娘与三只熊的童话故事。

熊爸爸、熊妈妈和熊宝宝住在树林中一栋可爱的小屋里。一天，三只熊准备好早餐粥后，决定出门悠闲地散散步。

与此同时，一个名叫金发姑娘的小女孩从窗户往里看，发现了三碗粥。由于她很饿，又看到没有人在家，她便决定进屋亲自品尝粥的味道。

• 首先，她尝了熊爸爸的粥，惊呼："太烫了！"
• 然后她尝了熊妈妈的粥，抱怨道："太冷了！"
• 最后，她尝了熊宝宝的粥，发现温度刚刚好。"正合适！"她说，然后把整碗粥都吃完了。

让我们把金发姑娘对三碗粥的反应整理成一个简单的表格：

金发姑娘的反应因粥的温度不同而不同。

1. 当温度高于 55°C 时，她说："太烫了！"
2. 当温度低于 40°C 时，她抱怨："太冷了！"
3. 但在两者之间时，她会说："正合适！"

我们可以编写 Kotlin 代码，根据粥的温度告诉我们金发姑娘会说哪句话。用编程术语来说，上面三种不同情况——也就是表格中的三行——称为分支（branches）。如果有帮助的话，你可以把分支想象成树上的枝丫：

到目前为止，当我们运行代码时，每一行代码都会执行。但现在，我们将开始编写每次只有一个分支会运行的代码。当代码运行时，所经过的路径——包括所走的特定分支——称为执行路径（execution path）。

在这里，你可以看到我们的 Kotlin 代码根据温度可能经过的三条执行路径：

根据某个条件（例如温度）在不同分支（例如金发姑娘的不同反应）之间做出选择的代码结构称为条件语句（conditionals）。

那么，我们如何编写 Kotlin 代码来告诉我们金发姑娘对每碗粥会有什么反应呢？Kotlin 提供了几种条件语句供我们使用，来看看吧！

Kotlin 中 when 简介

让我们再来看看那张表格。

这样的表格易于阅读和理解。我们只需扫描左列，找到金发姑娘正在品尝的那碗粥的温度，就能在右列看到她的反应。

Kotlin 为我们提供了一个强大的条件语句 when，让我们能够在代码中编写与那张表格基本相同的内容。它是这样的：

val temperature = 48

val reaction = when {
    temperature > 55 -> "It's too hot!"
    temperature < 40 -> "It's too cold!"
    else             -> "It's just right!"
}

为了展示它与表格的相似之处，我们稍微调整间距，把表格放到旁边对比。

如你所见，这看起来与上面的表格几乎完全相同！开括号 { 和闭括号 } 之间的每一行，就对应表格中的一行。

reaction 变量将根据 temperature 变量的值被赋予不同的值：

• 当 temperature 大于 55 时，reaction 将被赋值为 "It's too hot!"
• 当 temperature 小于 40 时，reaction 将被赋值为 "It's too cold!"
• 否则，reaction 将被赋值为 "It's just right!"

为了真正理解 when，让我们看看它的各个组成部分：

1. 首先是 when。这是一个关键字，告诉 Kotlin 你想根据不同情况做不同的事情。注意 when 是一个表达式，因此它会被求值并可以赋值给变量。在本例中，它将求值为一个字符串，并赋值给 reaction 变量。
2. 接下来是 temperature > 55 和 temperature < 40。这些称为条件（conditions）。条件是求值为 Boolean 的表达式。

   temperature > 55 就是在问：" temperature 变量是否大于 55？"如果确实大于 55，则求值为 true，否则求值为 false。在 Kotlin 中比较数字时，可以使用大于号 > 或小于号 < 等。这些的专业术语是比较运算符。详见下方表格。

3. 当条件求值为 true 时，when 表达式将求值为箭头 -> 右侧的值。
4. 在底部，我们有 else，它是一个兜底分支，当上面所有条件都不匹配时使用。

when 表达式非常有用，你可能会经常用到它。它还有一些有趣的特性，让我们来看几个。

第一个为真的条件获胜

金发姑娘刚刚在冰箱里又发现了一些粥，所以让我们再添加一种极冷温度的情况：

val temperature = -5

val reaction = when {
    temperature > 55 -> "It's too hot!"
    temperature < 40 -> "It's too cold!"
    temperature < 0  -> "It's frigid!"
    else             -> "It's just right!"
}

在这段代码中，由于 temperature 变量被设置为 -5，你可能期望 reaction 被设置为 "It's frigid!"，但实际上它会被设置为 "It's too cold!"。

这是为什么呢？

因为 Kotlin 从上到下依次检查 when 的各个分支。

1. 首先，temperature > 55 求值为 false，因为 -5 不大于 55。
2. 然后，temperature < 40 求值为 true，因为 -5 确实小于 40。

此时，Kotlin 使用 "It's too cold!"，因为它找到了一个匹配的条件。因此，第三种情况 temperature < 0 永远不会被求值。

换句话说，第一个求值为 true 的条件获胜。

要确保在温度低于零时使用 "It's frigid" 很容易。只需将该情况放在温度小于 40 度的条件之前即可，如下所示：

val temperature = -5

val reaction = when {
    temperature > 55 -> "It's too hot!"
    temperature < 0  -> "It's frigid!"
    temperature < 40 -> "It's too cold!"
    else             -> "It's just right!"
}

现在，当你运行这段代码时，temperature < 0 的情况将在 temperature < 40 之前运行，所以当温度为 -5 时，reaction 将是 "It's frigid!"。

精确匹配

有时，我们不需要检查一个范围的值（例如"大于 55 的任何值"或"小于 40 的任何值"），而只需要检查一个精确匹配。

三只熊发现金发姑娘非常喜欢他们的粥之后，决定编写一本包含所有家族食谱的烹饪书。他们开设了一家网店并开始销售。由于书非常受欢迎，他们希望为购买多册的顾客提供折扣。

以下是折扣方案：

我们可以像这样编写 when 语句：

val quantity = 3

val pricePerBook = when {
    quantity == 1 -> 19.99
    quantity == 2 -> 18.99
    quantity == 3 -> 16.99
    quantity == 4 -> 16.99
    else          -> 14.99
}

然而，Kotlin 允许你通过指定一个主语（subject）来进一步简化。它是这样的：

val quantity = 3

val pricePerBook = when (quantity) {
    1    -> 19.99
    2    -> 18.99
    3    -> 16.99
    4    -> 16.99
    else -> 14.99
}

在这个示例中，quantity 称为 when 表达式的主语。主语可以是任何表达式¹，但这里我们只使用了变量 quantity。因为以 quantity 作为主语，就不必在每个条件中写 quantity == 了！

Kotlin 还为我们提供了一个快捷方式，让代码更加简洁。由于购买 3 本书和 4 本书的单价相同，我们可以将这两个条件放在同一行，用逗号分隔，如下所示：

val quantity = 3

val pricePerBook = when (quantity) {
    1    -> 19.99
    2    -> 18.99
    3, 4 -> 16.99
    else -> 14.99
}

必须覆盖所有可能的条件

Kotlin 中的 when 表达式必须包含对所有可能值的条件处理。因此，我们说 when 表达式必须是穷举的（exhaustive）。这也是为什么通常需要在底部加上 else 条件的原因。

有时即使没有 else 条件，你也可以做到穷举。例如，考虑一个 Boolean 表达式。如你所知，Boolean 只有两个可能的值——true 和 false。

Kotlin 知道 Boolean 值只能是 true 或 false。因此，只要我们为这两种情况都添加了分支，就无需 else。

val isLightbulbOn = true

val reaction = when (isLightbulbOn) {
    true  -> "It's bright"
    false -> "I can't see"
}

这不是唯一可以省略 else 条件的情况。当我们学习枚举类和密封类型时，还会再次见到这种情况。

when 表达式很强大，作为 Kotlin 开发者，你会经常用到它！但对于像上面灯泡示例这样的简单 Boolean 检查，它可能有点"大材小用"。对于这些情况，Kotlin 为我们提供了第二种条件语句。

if 表达式

我们可以使用 if 表达式来使灯泡示例更加简洁，而不是使用 when 表达式。if 表达式类似于 when 表达式，但它只有一个单一条件和两个分支——一个用于 true，一个用于 false。

它是这样的：

val reaction = if (isLightbulbOn) "It's bright" else "I can't see"

以下是各个组成部分：

if 是一个关键字，与 when 类似。isLightbulbOn 是被求值的条件。

• 如果求值为 true，则 reaction 将被赋值为 "It's bright"
• 如果求值为 false，则 reaction 将被赋值为 "I can't see"

如果你愿意，可以将分支格式化在不同的行上。例如：

val reaction =
    if (isLightbulbOn)
        "It's bright"
    else
        "I can't see"

你也可以在分支周围使用大括号 { 和 }。这样可以在分支中添加语句，如下所示：

var isLightbulbOn = true

val reaction =
    if (isLightbulbOn) {
        isLightbulbOn = false
        "I just turned the light off."
    } else {
        isLightbulbOn = true
        "I just turned the light on."
    }

通常，作为 Kotlin 程序员，如果只有一个条件需要检查，你使用 if 表达式；如果有多个条件需要检查，你使用 when 表达式。

使用 if 处理多个条件在技术上是可行的。例如，还记得清单 3.5 中的图书单价查询吗？我们可以将其改写为 if 表达式，如下所示：

val pricePerBook =
    if (quantity == 1)
        19.99
    else if (quantity == 2)
        18.99
    else if (quantity == 3)
        16.99
    else if (quantity == 4)
        16.99
    else
        14.99

如果你发现自己这样做，停下来！

请改用 when 表达式！

when 与 if 用作语句

到目前为止，我们一直将 when 和 if 条件语句用作表达式，但你也可以将它们用作语句。以下是在 Kotlin 中使用 if 语句的示例：

var wattage = 0
var lightbulbIsOn = true

if (lightbulbIsOn) {
    wattage = wattage + 12
}

这里有几个有趣的注意事项：

• 与条件表达式不同，条件语句不要求有 else 分支。在上面的示例中，如果 lightbulbIsOn 为 false，则那个唯一的分支（wattage = wattage + 12）将永远不会运行。
• 我们没有将这个 if 赋值给变量，因为如你所记，你不能将语句赋值给变量。

总结

在短短三章中，你已经学到了很多关于 Kotlin 的知识！你了解了变量、类型、表达式、语句和函数。在本章中，你全面学习了条件语句，包括：

• 什么是分支和条件。
• 如何使用 when 表达式在不同情况下选取不同的值。
• 当只有两个分支时，if 表达式如何成为好的选择。
• 如何将 when 和 if 用作语句。

在本书中，我们使用了各种类型，例如整数、字符串和 Boolean。在下一章中，我们将把变量和函数组合在一起，使用类和对象来创建我们自己的类型。这些概念将为我们编写更高级的程序开辟许多激动人心的可能性，到时见！

感谢 David Blanc、Raheel Naz 和 Mohit 对本章的审阅。