if文と条件演算子 | Programming Place Plus　新C++編

if文 🔗

if文 (if statement) は、条件式^📘による分岐構造^📘を実現する機能です。条件式を使うので、論理値^📘（「論理値」のページを参照）が登場します。

分岐構造を実現する方法として、すでに switch文を取り上げています（「switch文」のページを参照）。switch文でも分岐構造を表現できるものの、あまり自然には書けない場合も多いです。それは、switch文には以下のように多くの制限があるためです。

整数しか使えない
１つの値だけを調べることしかできない
「一致するかどうか」という判定しかできない
比較相手は定数でなければならない

１番の制限のため、文字列を比較することができません。２番の制限のため、２つ以上の変数の値に応じた分岐を書けません（「a と b の値が同じだったら」など）。３番の制限のため、大小関係の比較ができませんし、４番の制限のため、入力された値と比べるといったことができません。

こういった多くの制限がなく、自由度の高い分岐が実現できる方法が if文です。

if文の文法は次のようになっています。

if (条件式)
    // 条件式が true のときに実行する文

【C++17】「条件式」の手前に「初期化文」を置けるようになりました。「初期化文」で宣言した変数を、この if文の中（「条件式」も含む）でだけ使えます。^[1]

if文の「条件式」には、bool型の値になるものならば何でも書けます。if (value == 10) や if (value < value2) のように、等価演算子^📘（「論理値」のページを参照）や関係演算子^📘（「論理値」のページを参照）を使った式^📘を置いてもいいですし、bool型の値が得られるのならば、単に if (value) のように変数名だけが置かれてもいいです。

int型や char型の値は bool型に変換できます（「論理値」のページを参照）。std::string型からは変換できないので、（s が std::string型として）if (s) とは書けません。

if文が実行されるときには、まず「条件式」が評価^📘され、bool型の値を得ます。その値が true になったときにだけ「条件式が true のときに実行する文」が実行されます。false になったときには、if文全体が飛ばされます。

for文のときと同様、構文上は「条件式が true のときに実行する文」に書ける文^📘は１つだけです。複数の文を書きたいときには、{ と } によるブロック文^📘を導入します。文が１つだけであっても、ブロック文を導入することに問題はありません。つねにブロック文にすることを勧めます。

if文を使ったプログラムの例は次のようになります。入力されたスコアが 100 のときにだけ、追加の文章が出力されます。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    std::cout << "Your score: " << score << "\n";
    if (score == 100) {
        std::cout << "Great!!\n";
    }
}

実行結果：

Please enter the your score.
100  <-- 入力したスコア
Your score: 100
Great!!

Please enter the your score.
50  <-- 入力したスコア
Your score: 50

else（条件を満たさないとき） 🔗

さきほどの if文では、条件式が true に “ならなかったとき” に実行する文がありません。これは switch文なら、defaultラベルを使って実現できたことです。

if文には、条件式が true にならなかったとき、つまり false になったときにだけ実行する文を書く機能があります。文法は次のようになります。

if (条件式)
    // 条件式が true のときに実行する文
else
    // 条件式が false のときに実行する文

このように、else というキーワードを用います。プログラムを実行し、if文のところにやってくると、「条件式」が評価され、その値が true になったときにだけ「条件式が true のときに実行する文」が、false になったときにだけ「条件式が false のときに実行する文」が実行されます。つまり、どちらか一方だけしか実行されることはありません。

もちろん、else のところもブロック文を使って、複数の文を書けます。

if (value == 0) {
    // 条件式が true のときに実行する文
}
else {
    // 条件式が false のときに実行する文
}

なお、false になったときに実行する文だけが必要で、true になったときにすることがない場合、「条件式が true のときに実行する文」を空にできます。このとき {} でブロック文にしておかないといけません。

// OK
if (value == 0) {
}
else {
    std::cout << value << "\n";
}

// エラー。else以下を「条件式が true のときに実行する文」だと判断してコンパイルしようとする
if (value == 0)
else {
    std::cout << value << "\n";
}

そもそも、条件式を逆転させて else をなくしたほうが分かりやすい可能性があるので、どちらが理解しやすいか検討するようにしましょう。

// さきほどと同じ意味
if (value != 0) {
    std::cout << value << "\n";
}

== の逆は !=、!= の逆は == で、これは分かりやすいですが、大小関係の逆は注意しましょう。< の逆は >= ですし、> の逆は <= です。

else を使った if文のプログラムは次のようになります。入力されたスコアに応じて、合格・不合格を判断します。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    std::cout << "Your score: " << score << "\n";
    if (score >= 60) {
        std::cout << "Pass.\n";
    }
    else {
        std::cout << "Failure.\n";
    }
}

実行結果：

Please enter the your score.
70  <-- 入力したスコア
Your score: 70
Pass.

Please enter the your score.
40  <-- 入力したスコア
Your score: 40
Failure.

if と else の連続（複数の条件判定） 🔗

else を使って、条件式を満たすときと満たさないときに分岐できるようになりました。しかし、switch文なら３つ以上の選択肢が書けたのですから、まだ if文のほうが劣っている感じがします。

if文でも、３つ以上の処理のいずれかを実行させる分岐構造が作れます。そのためには、else のところに if文を書いて、if と else を繰り返していきます。たとえば、次のようになります。

if (条件式Ａ)
    // 条件式Ａが true のときに実行する文
else if (条件式Ｂ)
    // 条件式Ａが false で、かつ条件式Ｂが true のときに実行する文
else if (条件式Ｃ)
    // 条件式Ａと条件式Ｂが false で、かつ条件式Ｃが true のときに実行する文
else
    // 条件式Ａ、条件式Ｂ、条件式Ｃがいずれも false のときに実行する文

else if の連鎖はどこまでも続けられます（コンパイラがどこかで限界を設けているかもしれませんが、実用上、気にすることはありません）。最後の１つだけは単体の else にしてもよく、「結局どれにも一致しなかったとき」に実行する文を記述できます（switch文でいうところの default に当たるもの）。最後の１つも else if でも構いません。その場合は、「結局どれにも一致しなかったとき」にすることは何もないということになります。

どんなに複雑にみえても、どんなに長大になっていたとしても、上から順に１つずつ条件式が調べられていくイメージを持てば問題ありません。

まず先頭の条件式Ａを評価します。これが true なら「条件式Ａが true のときに実行する文」を実行したあと、一気に最後まで移動して終了します。false だったなら、次の else if へ進みます。

else if (条件式Ｂ) では条件式Ｂを評価して、true なら「条件式Ａが false で、かつ条件式Ｂが true のときに実行する文」が実行されて終了。false なら、次の else if へ進みます。以下は同様です。

else if がたくさん並んでいても、条件を満たして実行される文はどれか１つだけです（あるいは、どの条件も満たさなかったうえに単体の else もないため、どれも実行されないか）。

【上級】そのため、早く登場する if文で true になった方が、プログラムの実行速度は速いことになります。

else if の連続を用いたプログラムは、次のようになります。入力されたスコアに応じて、３つの文字列のいずれかが出力されます。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    std::cout << "Your score: " << score << "\n";
    if (score == 100) {
        std::cout << "Great!!\n";
    }
    else if (score >= 60) {
        std::cout << "Pass.\n";
    }
    else {
        std::cout << "Failure.\n";
    }
}

実行結果：

Please enter the your score.
100  <-- 入力したスコア
Your score: 100
Great!!

Please enter the your score.
70  <-- 入力したスコア
Your score: 70
Pass.

Please enter the your score.
40  <-- 入力したスコア
Your score: 40
Failure.

なお、if と else if の条件式はそれぞれ、まったく関係性がないことでも構いません。たとえば、if (value > 0) の次に登場する条件式が str == "Hello" であっても構いません。これは、調べる対象が１つに固定されている switch文にはない自由さです。

switch文のように、３つ以上の選択肢が if文でも書けるからといって（そして、他の面でも制約が少ないからといって）、switch文に使い道がないということではありません。「ある値が、いくつかの定数のどれに一致するか」というかたちを取る場面では、switch文で書いた方が意図が明確です。

条件演算子 🔗

条件に応じて処理を分岐させるというよりは、「条件に応じた値が欲しい」という場面があります。そういう場合でも if文を使って書けないことはありません。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    std::string judge {};
    if (score >= 70) {
        judge = "Pass.";
    }
    else {
        judge = "Failure.";
    }

    std::cout << judge << "\n";
}

実行結果：

Please enter the your score.
70  <-- 入力したスコア
Pass.

入力されたスコアに応じて異なる文字列を、変数 judge に代入しています。これでも目的は果たせますが、いったん、空の状態で宣言してから、値を代入していることが少し気になるところです。こういう作りになっていると、本当にどこかで正しい文字列が代入されるのか（されているか）を気にしなければなりません。できることなら、変数の値は宣言と同時に決まり、そのまま変化しないことが、分かりやすさの観点からは望ましいです（「代入」のページを参照）。

また、judge = ****; という、同じ目的の同じかたちのコードが重複していることもやや気になります。そうそうあるとは思えませんが、間違って片方だけ別の変数に代入してしまうようなミスが起こるかもしれません。

こういった気になるポイントを解消するために、条件演算子^📘 (conditional operator) が利用できます。条件演算子は次の構文で使用します。

条件式 ? true の場合に実行する式 : false の場合に実行する式

条件演算子は、オペランド^📘が３つある珍しい（C++ では唯一の）演算子です。３つのオペランドを区切るように ? と : という２つの記号を使います。

条件演算子を使った式が実行されるとき、まず「条件式」が評価され、true か false を得ます。true だった場合は「true の場合に実行する式」が、false だった場合は「false の場合に実行する式」が評価されます。いずれかの式を評価した結果が、全体としての評価結果になります。

さきほどのプログラムを条件演算子で書き換えると、次のようになります。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    std::string judge {score >= 70 ? "pass" : "failure"};

    std::cout << judge << "\n";
}

実行結果：

Please enter the your score.
70  <-- 入力したスコア
pass

これなら、変数 judge は確実に初期化されていると自信をもっていえます。何かを誤る可能性が減っています。

この場合は、変数 judge ももはや不要かもしれません。もしそうであれば、次のように書いてしまえます。構文の解釈の都合上、( ) を補う必要があります。

std::cout << (score >= 70 ? "pass" : "failure") << "\n";

条件によって変数の初期値を切り替えたり、std::cout の文の中で切り替えたりできるのは、条件演算子が結果の値を返してくれているからです。言い換えると、score >= 70 ? "pass" : "failure" が「式」だからです（式は値を返す）。if文は名前のとおり「文」ですから、こういうことはできないのです（文は値を返さない）。

コンマ演算子 🔗

条件演算子を使う場合、「true の場合に実行する式」や「false の場合に実行する式」のところに１つの式しか書けません。そもそも、すぐに読みづらいコードになってしまいやすいので、単純な式だけで済むように使うべきではありますが、コンマ演算子 (comma operator) を使えば、複数の式を入れ込めます。

コンマ演算子は , で表現される演算子で、２つの式を挟むように配置します。

式１, 式２

まず「式１」が評価され、そのあとで「式２」が評価されます。「式１」を評価した結果の値は捨てられてしまい、「式２」を評価した結果の値が、全体としての値になります。

かなり無理やりな例ですが、次のように条件演算子の「true の場合に実行する式」や「false の場合に実行する式」で、出力を行いつつ、true/false を結果の値にできます。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    bool is_pass {score >= 70 ? 
        (std::cout << "pass\n", true) :
        (std::cout << "failure\n", false)
    };

    std::cout << std::boolalpha << is_pass << "\n";
}

実行結果：

Please enter the your score.
70  <-- 入力したスコア
pass
true

コンマ演算子をうまく使える場面として for文があります。ループ内で使う変数を２つ以上宣言したいときや、インクリメントなどの操作を複数の変数に対して行いたいときに使えます。

#include <iostream>

int main()
{
    for (int i = 0, j = 5; i < 5; ++i, --j) {
        std::cout << "i == " << i << ", j == " << j << "\n";
    }
}

実行結果：

i == 0, j == 5
i == 1, j == 4
i == 2, j == 3
i == 3, j == 2
i == 4, j == 1

int i = 0, j = 5; のようにコンマ演算子を使うことによって、同じ型の変数を２つ一気に定義しています。また、++i, --j のように、ループ１回の終了時の処理に複数の式を記述できています。

for文の外で変数を宣言するときにも同じように書けます。ただしこの場合はコンマ演算子ではなく、単なる文法上の区切りのルールに過ぎません。

#include <iostream>

int main()
{
    int i = 0, j = 5;   // OK. この , は単なる区切りの文字であってコンマ演算子ではない
//  int i {0}, j {5};   // これも OK

    std::cout << "i == " << i << ", j == " << j << "\n";
}

実行結果：

i == 0, j == 5

まとめ 🔗

if文を使うと、論理値（条件式）を使った分岐構造が実現できる（if (b) {...} のように）
- 条件を満たしたときに実行される文は本来１つだけ記述できるが、{} を使ってブロック文にすれば、複数の文を記述できる
条件式の結果が false の場合に実行する文を、else を使って記述できる（if (a == 0) {...} else {...} のように）
if と else を連続して記述できる（if (b1) {...} else if (b2) {...} のように）
- 最後は単独の else で終えてもいい
条件演算子を使うと、論理値（条件式）を使った式を書ける（a == 0 ? "zero" : "non zero" のように）
- 条件を満たしたときに実行する式を ? の後ろに、満たさないときに実行する式を : の後ろに書く
- 実行されたいずれかの式を評価した値が、全体としての値になる
コンマ演算子を使うと２つの式を連結でき、左側の式の評価を終えてから、右側の式が評価される。左側の式の結果は捨てられ、全体としては右側の式の結果になる

新C++編の【本編】の各ページには、末尾に練習問題があります。ページ内で学んだ知識を確認する簡単な問題から、これまでに学んだ知識を組み合わせなければならない問題、あるいは更なる自力での調査や模索が必要になるような高難易度な問題をいくつか掲載しています。

参考リンク 🔗

1.
- C++ standard working draft N4659 9.4.1 The if statement - 3 | 14882: Contents
- if文とswitch文の条件式と初期化を分離 [P0305R1] - cpprefjp C++日本語リファレンス
Programming Place Plus　新C++編　参考書籍
- 当サイトの参考書籍一覧ページ。C++ に関する書籍を多数紹介
Programming Place Plus　新C++編　リンク集
- 当サイトの参考Webサイト集。C++ の全般的な学習に有益なサイトを紹介

練習問題 🔗

問題の難易度について。

(確認★) このページの内容の理解を確認する問題
(基本★～★★) このページの内容を使って解く問題
(応用★★～★★★) このページまでに学んだことを活用して、現実的な問題を解決する問題
(調査★★～★★★) 自力で情報を探したり、模索したりする問題
(発展★★★) プログラムの改善など、より上を目指すような問題

★は、すべての方が取り組める入門レベルの問題です。
★★は、自力でプログラミングができるようなるために、入門者の方であっても取り組んでほしい問題です。
★★★は、本格的にプログラマーを目指す人のための問題です。

問題１　（確認★）

次のプログラムを実行したとき、B が出力されるのは、変数 value の値が以下のいずれのときですか？　すべて選んでください。

5
10
15
0
-1

#include <iostream>

int main()
{
    int value {};

    if (value <= 10) {
        std::cout << "A\n";
    }
    else {
        std::cout << "B\n";
    }
}

⇒解答・解説

問題２　（基本★）

switch文で書かれた次の分岐構造を、if文で書き換えてください。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the integer.\n";
    int value {};
    std::cin >> value;

    switch (value) {
    case 0:
        std::cout << "A\n";
        break;
    case 1:
        std::cout << "B\n";
        break;
    case 2:
        std::cout << "C\n";
        break;
    default:
        std::cout << "X\n";
        break;
    }
}

⇒解答・解説

問題３　（基本★）

２つの整数の入力を受け取り、大きい方の値を出力するプログラムを作成してください。if文を使う場合と、条件演算子を使う場合とで書いてみてください。

⇒解答・解説

問題４　（基本★★）

入力されたスコアに応じて、以下のように * を出力したいとします。

スコアが 40未満なら、改行だけおこなう
スコアが 40以上なら１つの * を出力して改行する
スコアが 70以上なら２つの * を出力して改行する
スコアが 100 なら３つの * を出力して改行する

そこで、次のようなプログラムを書きましたが、これは間違っています。その理由を答え、正しいプログラムを書いてください。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the score.\n";
    int score {};
    std::cin >> score;

    if (score < 40) {
        std::cout << "\n";
    }
    else if (score >= 40) {
        std::cout << "*\n";
    }
    else if (score >= 70) {
        std::cout << "**\n";
    }
    else if (score == 100) {
        std::cout << "***\n";
    }
}

⇒解答・解説

問題５　（応用★★）

1 から 50 までの整数の中で、4 の倍数のものだけを出力するプログラムを作成してください。ただし、for文と if文を使うようにしてください。

実行結果はこうなります。

⇒解答・解説

問題６　（応用★★）

「for文」のページで取り上げた電卓プログラム（ソースコードは以下に再掲）を改造して、ゼロ除算を回避するようにしてください。たとえば、“zero divide.” のような文字列を出力するといった対応をしてください。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    constexpr auto addition = '+';
    constexpr auto subtraction = '-';
    constexpr auto multiplication = '*';
    constexpr auto division = '/';

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Please enter the formula.\n";
        int value1 {};
        std::string op {};
        int value2 {};
        std::cin >> value1 >> op >> value2;

        switch (op[0]) {
        case addition:
            std::cout << value1 + value2 << "\n";
            break;
        case subtraction:
            std::cout << value1 - value2 << "\n";
            break;
        case multiplication:
            std::cout << value1 * value2 << "\n";
            break;
        case division:
            std::cout << value1 / value2 << "\n";
            break;
        default:
            std::cout << "The formula is incorrect.\n";
            break;
        }
    }
}

⇒解答・解説

⇒解答・解説ページの先頭

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if文 🔗

else（条件を満たさないとき） 🔗

if と else の連続（複数の条件判定） 🔗

条件演算子 🔗

コンマ演算子 🔗

まとめ 🔗

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練習問題 🔗

問題１　（確認★）

問題２　（基本★）

問題３　（基本★）

問題４　（基本★★）

問題５　（応用★★）

問題６　（応用★★）

更新履歴 🔗

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