Rust 課程 – 函數與控制流

主題：條件判斷（`if`、`else if`、`else`）

簡介

在任何程式語言中，條件判斷都是控制程式執行路徑的核心機制。Rust 以其安全、零成本抽象的設計哲學，提供了與其他語言相似卻更具表達力的 if/else if/else 語法。掌握這些語句不僅能寫出可讀性高的程式，還能在 函式回傳值、模式匹配 以及 錯誤處理 等情境中發揮關鍵作用。

本單元將從基本語法講起，逐步深入到 表達式、型別推斷、範圍檢查 等實務技巧，讓讀者能在日常開發中自信地使用條件判斷，避免常見的陷阱，並遵循最佳實踐。

核心概念

1. `if` 是表達式，非僅是語句

在 Rust 中，if 本身是一個 表達式（expression），它會產生一個值。這意味著我們可以直接把 if 的結果賦予變數，或作為函式的回傳值。

let number = 7;
let is_even = if number % 2 == 0 { true } else { false };
println!("{} 是偶數嗎？ {}", number, is_even);

重點：if 的兩個分支（{} 內）必須回傳相同型別，否則編譯會失敗。

2. 多重分支：`else if`

當判斷條件超過兩種情況時，else if 讓程式碼保持平坦結構，避免深層巢狀。

let grade = 85;
let result = if grade >= 90 {
    "優秀"
} else if grade >= 80 {
    "良好"
} else if grade >= 70 {
    "普通"
} else {
    "需加強"
};
println!("成績評等： {}", result);

此範例展示了 連續的比較，每個分支皆回傳相同的 &str 型別。

3. `else` 的必要性

else 分支是保底，保證所有可能的情況都有對應的處理。若省略 else，編譯器會要求 if 表達式的結果型別為 ()（單位型別），這在大多數情況下不是我們想要的。

let temperature = -5;
if temperature < 0 {
    println!("結冰了！");
} // 這裡沒有 else，程式仍可編譯，但返回值是 ()

4. `if` 作為函式回傳值

因為 if 是表達式，我們可以直接在函式中使用它作為回傳值，讓程式更簡潔。

fn max(a: i32, b: i32) -> i32 {
    if a > b { a } else { b }
}

println!("較大的數字是 {}", max(12, 27));

5. 結合 `match` 前的簡易條件判斷

在某些情況下，if/else if/else 比 match 更直觀，特別是 單一變數的範圍檢查。

fn categorize(age: u8) -> &'static str {
    if age < 13 {
        "兒童"
    } else if age < 20 {
        "青少年"
    } else if age < 65 {
        "成年人"
    } else {
        "長者"
    }
}

程式碼範例

以下提供 5 個實務上常見的範例，說明不同情境下的條件判斷技巧。

範例 1：使用 `if` 判斷 Option

fn describe(opt: Option<i32>) -> String {
    // Option<T> 本身不是布林值，必須使用 match 或 if let
    if let Some(value) = opt {
        format!("值為 {}", value)
    } else {
        "沒有值".to_string()
    }
}

說明：if let 讓我們只關注 Some 分支，省去完整的 match 寫法。

範例 2：條件運算子（三元運算子）等價寫法

Rust 沒有傳統的三元運算子 condition ? a : b，但可以用 if 表達式達成相同效果。

let speed = 80;
let limit = if speed > 60 { 60 } else { speed };
println!("限速設定為 {} km/h", limit);

範例 3：在迴圈中使用 `if` 早退

let numbers = vec![1, 4, 6, 9, 12];
for n in numbers {
    if n % 2 == 0 {
        println!("找到第一個偶數： {}", n);
        break; // 早退，類似 `return` 在函式內
    }
}

範例 4：結合 `else if` 進行錯誤類型分類

enum ErrorKind {
    NotFound,
    PermissionDenied,
    Unexpected,
}

fn handle_error(err: ErrorKind) {
    if let ErrorKind::NotFound = err {
        println!("資源未找到");
    } else if let ErrorKind::PermissionDenied = err {
        println!("權限不足");
    } else {
        println!("未知錯誤");
    }
}

提示：在此情況下 match 更簡潔，但示範 else if 仍有其教學價值。

範例 5：條件編譯（`cfg`）結合 `if`

fn platform_message() -> &'static str {
    if cfg!(target_os = "windows") {
        "執行於 Windows"
    } else if cfg!(target_os = "linux") {
        "執行於 Linux"
    } else {
        "執行於其他作業系統"
    }
}
println!("{}", platform_message());

此範例展示了 編譯時條件 與 執行時 if 的結合，用於跨平台程式的訊息顯示。

常見陷阱與最佳實踐

陷阱	說明	改善方式
型別不一致	`if`/`else` 兩側回傳不同型別會編譯錯誤。	確保所有分支回傳相同型別，必要時使用 `as` 轉型或 `Box<dyn Trait>` 包裝。
忘記 `else`	省略 `else` 會使 `if` 表達式的型別變成 `()`，導致意外的值傳遞。	若不需要回傳值，使用 `if` 作為語句；若需要回傳，務必提供 `else`。
過度巢狀	多層 `if` 會降低可讀性。	考慮改寫為 `match`、使用 `guard` 或抽取成小函式。
使用 `if let` 與 `match` 混淆	`if let` 只適合單一模式匹配，無法處理多分支。	需要多分支時改用 `match`；僅需檢查 `Some`/`Ok` 時使用 `if let`。
條件表達式過長	直接在 `if` 中寫長條件會讓程式碼難以閱讀。	把條件抽成布林函式或使用變數命名說明。

最佳實踐：

保持簡潔：每個 if/else if 分支的條件盡量保持單一概念。
使用 match 替代複雜 if：當分支超過三個或涉及模式解構時，match 更具可讀性。
避免副作用：盡量不要在條件判斷內執行副作用（如 I/O），以免產生不易預測的行為。
利用編譯期檢查：cfg! 可在條件中直接使用，讓程式在不同平台自動調整。

實際應用場景

參數驗證
在函式入口檢查參數合法性，若不符合條件立即回傳錯誤或預設值。

fn set_volume(level: i32) -> Result<(), &'static str> {
    if !(0..=100).contains(&level) {
        Err("音量必須在 0~100 之間")
    } else {
        // 設定音量的實作
        Ok(())
    }
}

功能切換（Feature Flag）
依據環境變數或設定檔啟用/停用特定功能。

let debug_mode = std::env::var("DEBUG").unwrap_or_default() == "1";
if debug_mode {
    println!("除錯模式已啟用");
}

錯誤類型分流
在網路服務或 CLI 工具中，根據錯誤類別回傳不同的錯誤碼或訊息。

fn exit_code(err: &str) -> i32 {
    if err.contains("not found") {
        2
    } else if err.contains("permission") {
        3
    } else {
        1
    }
}

跨平台資源載入
根據作業系統載入不同的檔案路徑或庫。

let config_path = if cfg!(target_os = "windows") {
    "C:\\ProgramData\\myapp\\config.toml"
} else {
    "/etc/myapp/config.toml"
};

資料分析中的分段統計
依年齡、收入等欄位將資料分組，計算各組的統計值。

fn age_group(age: u8) -> &'static str {
    if age < 20 { "青少年" }
    else if age < 40 { "青年" }
    else if age < 60 { "中年" }
    else { "長者" }
}

總結

if、else if、else 在 Rust 中是表達式，可直接產生值並賦予變數或回傳。
每個分支必須回傳相同型別，否則編譯會失敗。
使用 if let 可以簡化單一模式的匹配；若分支較多，match 更適合。
常見陷阱包括型別不一致、忘記 else、過度巢狀等，遵守最佳實踐可提升程式可讀性與安全性。
在實務開發中，條件判斷廣泛應用於 參數驗證、功能切換、錯誤處理、跨平台支援 等情境。

掌握了這些概念與技巧後，你就能在 Rust 程式中靈活運用條件判斷，寫出既安全又易於維護的程式碼。祝你在 Rust 的旅程中玩得開心，寫出更好的程式！

Rust 課程 – 函數與控制流

主題：條件判斷（if、else if、else）

簡介

核心概念

1. if 是表達式，非僅是語句

2. 多重分支：else if

3. else 的必要性

4. if 作為函式回傳值

5. 結合 match 前的簡易條件判斷