Lisp 条件语句：if、cond、case

Lisp 条件语句：if、cond、case

在 Lisp 编程中，控制程序走向的核心手段是条件语句。Common Lisp 提供了三种主要的条件结构：if、cond 和 case。它们各有适用场景，掌握其用法能让你写出更清晰、高效的代码。

使用 if 处理二选一逻辑

if 是最简单的条件结构，适用于只有“成立”或“不成立”两种结果的情况。

基本语法：

(if 条件表达式
    真值分支
    假值分支)

1. 编写一个条件表达式，例如 (> x 0)。
2. 提供当条件为真时执行的表达式（真值分支）。
3. 可选地提供当条件为假时执行的表达式（假值分支）。如果省略假值分支，且条件为假，则返回 NIL。

例如：

(if (> 5 3)
    "大"
    "小")

这段代码会返回 "大"，因为 5 > 3 成立。

注意：if 只能处理单一条件和两个分支。如果需要嵌套多个判断，代码会迅速变得难以阅读，此时应改用 cond。

使用 cond 处理多分支逻辑

当你有多个互斥条件需要依次判断时，使用 cond 更清晰。

基本语法：

(cond
  (条件1 结果1)
  (条件2 结果2)
  ...
  (t 默认结果))

1. 列出多个子句，每个子句是一个括号包裹的列表，第一个元素是条件，后续是该条件为真时要执行的一个或多个表达式。
2. 从上到下依次求值每个条件，一旦某个条件为真（非 NIL），就执行对应的结果表达式，并返回最后一个表达式的值。
3. 使用 t 作为最后一个条件，表示“否则”（因为 t 永远为真），相当于其他语言中的 else。

例如：

(cond
  ((< x 0) "负数")
  ((= x 0) "零")
  (t "正数"))

如果 x 是 -2，返回 "负数"；如果是 0，返回 "零"；其他情况返回 "正数"。

你也可以在一个子句中写多个表达式：

(cond
  ((> score 90)
   (print "优秀")
   "A")
  (t "不及格"))

当分数大于 90 时，先打印消息，再返回 "A"。

使用 case 根据具体值选择分支

当你需要根据某个表达式的确切值来决定执行哪段代码时，case 是最佳选择。它类似于其他语言中的 switch，但更安全、更简洁。

基本语法：

(case 测试表达式
  (值1 结果1)
  (值2 结果2)
  ...
  (otherwise 默认结果))

1. 计算测试表达式（如变量 x 或函数调用）。
2. 将结果与各子句的第一个元素比较（使用 eql 进行相等性判断）。
3. 匹配成功后执行对应的结果表达式。
4. 使用 otherwise 表示默认分支（也可用 t，但 otherwise 更具可读性）。

例如：

(case grade
  (A "优秀")
  (B "良好")
  (C "及格")
  (otherwise "无效成绩"))

如果 grade 的值是 B，则返回 "良好"。

注意以下关键点：

• case 使用 eql 比较，因此只适用于数字、字符、符号等简单类型，不能用于字符串或列表（因为 eql 对字符串返回 NIL 即使内容相同）。
• 子句中的“值”可以是单个值，也可以是值的列表。例如：

  (case day
    ((mon tue wed thu fri) "工作日")
    ((sat sun) "周末")
    (otherwise "无效"))

  当 day 是 mon、tue 等之一时，返回 "工作日"。

如何选择正确的条件结构

选择哪种条件语句取决于你的判断逻辑类型。以下是决策参考：

不要强行用 if 嵌套实现多分支，也不要试图用 case 处理范围判断（如 x > 10），那样会导致代码错误或难以维护。

常见错误与避坑指南

1. 在 if 中遗漏假值分支导致意外返回 NIL
   如果你期望函数总有返回值，务必提供假值分支：

   ;; 错误：当 x <= 0 时返回 NIL
   (if (> x 0) "正")
   
   ;; 正确
   (if (> x 0) "正" "非正")

2. 在 cond 中忘记 t 导致无匹配时返回 NIL
   如果所有条件都可能不满足，加上 (t ...) 确保有兜底逻辑。

3. 误用 case 比较字符串

   ;; 错误：永远不会匹配
   (case input
     ("yes" t)
     ("no" nil))

   应改用 cond：

   (cond
     ((string= input "yes") t)
     ((string= input "no") nil)
     (t nil))

4. 混淆 case 中的单值与列表
   如果想匹配多个值，必须用括号包裹成列表：

   ;; 匹配 mon, tue, wed 中任意一个
   ((mon tue wed) ...)
   
   ;; 错误写法：这只会匹配一个叫 (mon tue wed) 的符号（不存在）
   (mon tue wed ...)

正确使用 if、cond 和 case，能让你的 Lisp 程序逻辑清晰、结构紧凑。记住：简单二选一用 if，复杂条件链用 cond，精确值匹配用 case。