Почему языки требуют скобок вокруг выражений, когда они используются с «if» и «while»?

Языки , как C, Java и C ++ все требуют скобки вокруг всего выражения при использовании в if, whileили switch.

if (true) {
    // Do something
}

в отличие от

if true {
    // Do something
}

Это кажется мне странным, потому что круглые скобки излишни. В этом примере trueэто отдельное выражение само по себе. Скобки не меняют его значение никоим образом, я знаю. Почему существует этот странный синтаксис и почему он так распространен? Есть ли польза от этого, о которой я не знаю?

Должен быть какой-то способ сказать, где кончается условие и начинается ветвь. Есть много разных способов сделать это.

В некоторых языках нет условными вообще , например , в Smalltalk, Self, новояз, Ио, Ioke, SEPH и Fancy. Условное ветвление просто реализуется как обычный метод, как и любой другой метод. Метод реализован на логических объектах и ​​вызывается на логических объектах. Таким образом, условие является просто получателем метода, а две ветви являются двумя аргументами, например, в Smalltalk:

aBooleanExpression ifTrue: [23] ifFalse: [42].

В случае, если вы более знакомы с Java, это эквивалентно следующему:

aBooleanExpression.ifThenElse(() -> 23, () -> 42);

В семействе языков Lisp ситуация аналогична: условные выражения - это просто нормальные функции (на самом деле, макросы), а первый аргумент - это условие, второй и третий аргументы - это ветви, поэтому они являются просто обычными аргументами функции, и есть ничего особенного не нужно для их разграничения:

(if aBooleanExpression 23 42)

Некоторые языки используют ключевые слова в качестве разделителей, например, Algol, Ada, BASIC, Pascal, Modula-2, Oberon, Oberon-2, Active Oberon, Component Pascal, Zonnon, Modula-3:

IF aBooleanExpression THEN RETURN 23 ELSE RETURN 42;

В Ruby вы можете использовать ключевое слово или разделитель выражений (точка с запятой или новая строка):

if a_boolean_expression then 23 else 42 end

if a_boolean_expression; 23 else 42 end

# non-idiomatic, the minimum amount of whitespace required syntactically
if a_boolean_expression
23 else 42 end

# idiomatic, although only the first newline is required syntactically
if a_boolean_expression
  23
else
  42
end

Go требует, чтобы ветви были блоками, и не допускает выражения или операторы, что делает фигурные скобки обязательными. Поэтому круглые скобки не требуются, хотя вы можете добавить их, если хотите; Perl6 и Rust похожи в этом отношении:

if aBooleanExpression { return 23 } else { return 42 }

Некоторые языки используют другие не буквенно-цифровые символы для ограничения условия, например, Python:

if aBooleanExpression: return 23
else: return 42

Суть в следующем: вам нужен какой-то способ сказать, где заканчивается условие и начинается ветвь. Есть много способов сделать это, скобки - только один из них.

Скобки не нужны, только если вы используете скобки.

if true ++ x;

Например становится двусмысленным без них.

Круглые скобки в ifвыражении не имеют того же значения, что и круглые скобки, используемые в арифметическом выражении. Круглые скобки в арифметическом выражении используются для группировки выражений вместе. Круглые скобки в ifвыражении используются для разделения логического выражения; то есть, чтобы отличить логическое выражение от остальной части ifоператора.

В ifоператоре круглые скобки не выполняют функцию группировки (хотя внутри ifинструкции вы все равно можете использовать круглые скобки для группировки арифметических выражений. Внешний набор скобок затем служит для разграничения всего логического выражения). Их обязательное выполнение упрощает компилятор, поскольку компилятор может полагаться на те круглые скобки, которые всегда присутствуют.

Как другие уже частично указали, это связано с тем, что выражения также являются допустимыми операторами, и в случае блока с одним оператором вы можете удалить фигурные скобки. Это означает, что следующее неоднозначно:

if true
    +x;

Потому что это можно интерпретировать как:

if (true + x) {}

вместо:

if (true) {+x;}

Ряд языков (например, Python) позволяют вам избегать скобок, но все же имеют маркер конечного условия:

если True : + x

Однако вы правы в том, что мы могли бы определить язык, в котором скобки никогда не требуются: язык, где выражение не является допустимым выражением, не будет иметь этой проблемы.

К сожалению, это означает, что такие вещи, как:

 ++x;
 functionCall(1,2,3);

бы не быть действительным заявлением, так что вы должны были бы ввести некоторые странный синтаксис , чтобы иметь возможность выполнять такие действия , не создавая выражения. Простой способ сделать это - просто добавить выражение к маркеру, например [statement]:

[statement] ++x;
[statement] functionCall(1,2,3);

Теперь неопределенность исчезает, так как вам придется написать:

if true
    [statement] ++x;

Но, как вы можете видеть, я не вижу такого языка широко распространенным, поскольку ставить скобки вокруг if-условия (или :его в конце) гораздо лучше, чем ставить такой маркер для каждого выражения выражения.

Примечание : использование [statement]маркера - это самый простой синтаксис, который я мог придумать. Однако у вас может быть два совершенно разных синтаксиса для выражений и операторов, без двусмысленности между ними, которые не требуют такого маркера. Проблема в том, что язык был бы очень странным, потому что для выполнения одних и тех же вещей в выражении или в выражении вы должны использовать совершенно другой синтаксис.

Одна вещи , которая приходит на ум , чтобы иметь два отдельные синтаксиса без таких явных маркеров будет, например: заявления заставляют использовать юникод символы (так что вместо forвас бы использовать некоторые юникод изменение букв f, oа r), в то время как выражения , чтобы быть Только ASCII.

Для языков семейства C характерны такие скобки, но они не универсальны.

Одним из наиболее заметных синтаксических изменений Perl 6 является то , что они изменили грамматику так , что вы не должны давать круглые скобки if, forи условиям аналогичных заявлений. Итак, что-то вроде этого совершенно справедливо в Perl 6:

if $x == 4 {
    ...
}

как есть

while $queue.pop {
    ...
}

Однако, поскольку они являются просто выражениями, вы можете заключить их в круглые скобки, если хотите, и в этом случае они являются просто обычными группирующими вместо требуемой части синтаксиса, как в C, C #, Java и т. Д.

В Rust синтаксис похож на Perl 6 в этом отделе:

if x == 4 {
    ...
}

Мне кажется, что особенность более современных языков, основанных на C, состоит в том, чтобы смотреть на подобные вещи и удивляться их удалению.

Есть один аспект, который меня удивляет, что ни один из существующих ответов не возник.

C, и многие производные от C и аналогичные, имеет особенность в том, что значением присваивания является присвоенное значение. Следствием этого является то, что назначение может использоваться там, где ожидается значение.

Это позволяет вам писать такие вещи, как

if (x = getValue() == 42) { ... }

или же

if (x == y = 47) { ... }

или же

unsigned int n = 0 /* given m == SOME_VALUE */;
while (n < m && *p1++ = *p2++) { n++; }

(что неявно трактуется как то, while (n < m && *p1++ = *p2++ != 0) { n++; }что C рассматривает ненулевое значение как true; кстати, я думаю, что это просто strncpy () в стандартной библиотеке C)

или даже

if (x = 17);

и все это действительно. Не все синтаксически допустимые комбинации обязательно полезны (и современные компиляторы специально предупреждают о присваиваниях внутри условных выражений, потому что это распространенная ошибка), но некоторые из них действительно полезны.

Разбор таких утверждений, вероятно, был бы гораздо более сложным, если бы не было однозначного способа определить, где начинается и заканчивается условное выражение.

Круглые скобки уже использовались для отделения имен функций от аргументов функций, поэтому я думаю, что они казались естественным выбором и для разделения ключевых слов от аргументов ключевых слов.

Конечно, альтернативные синтаксисы могут быть определены, чтобы сделать то же самое. Но это увеличило бы сложность, особенно в синтаксическом анализаторе, который затем должен был бы иметь дело с двумя различными наборами синтаксиса для почти одной и той же вещи. В то время, когда разрабатывался C, вычислительная мощность (как с точки зрения способности к сокращению чисел, рабочей памяти и емкости памяти) была крайне ограничена; все, что уменьшало сложность при минимальных затратах или вообще не приводило к читабельности, почти наверняка было долгожданным изменением.

Использование скобок сегодня может показаться немного архаичным, но это не так, если кто-то знаком с языком, это ухудшает читабельность по сравнению с другим синтаксисом, способным выражать те же вещи.

Причина в основном история.

В то время, когда был написан первый компилятор C, на компьютерах были очень ограничены ram, cpu и компиляторы, где они были написаны «вручную» с несколькими инструментами, помогающими разработчикам компиляторов. Поэтому сложные правила были дорогостоящими для реализации в компиляторе. C ++, C #, Java и т. Д. Были разработаны так, чтобы программистам C было легко их освоить, поэтому «ненужных» изменений не было.

В языках «c like» условные выражения ( if, while, etc) не требуют явного blockотключения кода, вы можете просто использовать простое утверждение.

if (a == d) doIt()

или вы можете объединить заявления в один compound statement, поместив их в{}

Нам нравится, когда компилятор находит ошибку, которую мы совершаем, и выдает сообщение об ошибке, которое мы можем понять.

Java и C ++ были разработаны после того, как C стал очень популярным языком программирования. Одно из соображений при разработке каждого из этих языков заключалось в том, что он будет привлекать программистов на С и привлекать этих программистов к использованию нового языка. (Я был одним из программистов на Си, которых они успешно добились.) Кроме того, C ++ был разработан так, чтобы (почти) взаимозаменяться с кодом C. Для поддержки этих целей, как C ++ и Java приняли большую часть синтаксиса языка C, в том числе круглых скобок вокруг условий if, whileи switchзаявления.

Следовательно, причина того, почему все эти языки требуют скобок вокруг условий этих утверждений, заключается в том, что C делает, и вопрос в том, почему C требует эти скобки.

Происхождение языка Си описано в этой статье Деннисом Ритчи, одним из главных авторов его разработки (некоторые могут даже сказать, что основным автором его разработки). Как сказано в этой статье, C был изначально разработан в начале 1970-х годов как язык системного программирования для компьютеров с чрезвычайно ограниченным пространством в основной памяти. Было желательно иметь язык более высокого уровня, чем ассемблер, но, учитывая ресурсы, доступные для работы, простота синтаксического анализа языка также была важна. Требование скобок позволит относительно легко идентифицировать условный код.

Можно также сделать вывод, что способность писать программы с использованием меньшего количества символов считалась преимуществом, и две круглые скобки занимают меньше места, чем ключевое слово, THENкоторое использовалось в то время в FORTRAN и других языках высокого уровня; фактически, поскольку круглые скобки могут также заменять пробелы в качестве разделителей символов, на if(a==b)четыре целых символа короче, чем IF a==b THEN.

В любом случае необходимо было найти некоторый баланс между тем, насколько легко люди смогут читать, писать и понимать программы, написанные на C, как легко компилятор может анализировать и компилировать программы, написанные на C, и сколько килобайт (!) потребуется как для исходного кода программы, так и для самого компилятора. И круглые скобки вокруг условий if, whileи switch заявлений было то, как люди решили ударить , что баланс в конструкции С.

Как видно из нескольких других ответов, как только вы уберете конкретные обстоятельства, при которых разрабатывался язык C, для условных выражений различных языков программирования использовались все виды альтернативных форм синтаксиса. Таким образом, скобки на самом деле сводятся к проектному решению, которое было принято несколькими людьми с определенными ограничениями в определенный момент истории.

Многие здесь считают, что без скобок синтаксис был бы неоднозначным и молчаливо подразумевали, что это будет как-то плохо или даже невозможно.

На самом деле, у языков есть много способов справиться с неясностями. Приоритет оператора - только один из примеров этой темы.

Нет, двусмысленность не является причиной для скобок. Я думаю, что можно просто создать версию C, которая не требует скобок вокруг условия (что делает их необязательными) и которая все еще создает действительный код во всех случаях. Пример if a ++ b;можно интерпретировать как эквивалентный if (a) ++b;или if (a++) b;, что кажется более подходящим.

Вопрос о том, почему Деннис Ритчи решил сделать () обязательным (и, следовательно, придумать этот мем для большого количества производных языков), довольно лингвистический. Я предполагаю, что идея ясно заявить, что условие является выражением, а не командой, была отцом мысли.

И на самом деле, C был разработан для анализа с использованием однопроходного синтаксического анализатора. Использование синтаксиса с обязательными круглыми скобками вокруг условия поддерживает этот аспект.

Скобки вокруг ifусловий не требуются в Фортране, Коболе, PL / 1, Алголе, Алго-68, Паскале, Модуле, XPL, PL / M, MPL, ... или любом другом языке, имеющем thenключевое слово. thenслужит для отделения conditionот следующего statement.

Закрывающая скобка в C и т. Д. Функционирует как then, а открывающая скобка формально избыточна.

Приведенные выше замечания относятся к традиционно анализируемым языкам.