两段看似相同的括号检查代码为何表现差异巨大？

我正在编写一个用于词法分析的括号检查函数，要求判断表达式是否完全被一对匹配的括号包裹（遵循规则<expr> ::= "(" <expr> ")"）。比如输入(1+2)时返回true，输入(1+2)*(3+4)时返回false。

目前启用的代码版本运行正常，但注释掉的版本执行异常——通过gdb调试发现，注释版本的for循环每次都会直接返回false，无法正常遍历整个表达式。我原本以为两段代码逻辑一致，想不通为什么表现差异这么大。

代码如下：

bool check_parentheses(int p, int q)
{
  int cnt = 0;
  int i = p;
  for(; i <= q; ++i)
  {
    if(tokens[i].type == '(') { ++cnt; }
    else if(tokens[i].type == ')') { --cnt; }
    if(cnt == 0 && tokens[p].type == '(' && tokens[q].type == ')') {break;}
  }
  if(i == q) return true; else return false;
  return false;
 
  // int i = p;
  // for(; i <= q; ++i)
  // {
  //   if(tokens[i].type == '(') {++cnt;}
  //   else if(tokens[i].type == ')') {--cnt;}
  //   if(cnt == 0 && tokens[p].type == '(' && tokens[q].type == ')' && i == q)
  //     return true;
  //   else
  //     return false;
  // }
  // return false;
}

核心逻辑差异分析 #

两段代码的本质逻辑完全不同：

• 启用版本：

  1. 遍历整个表达式，维护括号计数cnt
  2. 当计数回到0且首尾是括号时，跳出循环
  3. 最后判断循环结束时的i是否等于q（即是否是在表达式末尾才让计数回到0），以此确定整个表达式被一对括号完整包裹

• 注释版本：
  在for循环的第一次迭代就会直接返回结果：
  初始i=p，此时处理完括号计数后，判断条件cnt == 0 && tokens[p].type == '(' && tokens[q].type == ')' && i == q。除非p=q（单个括号，不符合合法表达式），否则i==q不成立，直接进入else分支返回false，循环根本没有机会继续遍历后续字符。

简单说，注释版本的逻辑是「每遍历一个字符就立即返回结果」，而启用版本是「遍历到符合条件的位置后再统一判断返回」，这就是两者表现天差地别的原因。

修正注释版本的思路 #

如果想让注释版本的逻辑和启用版本一致，需要把return语句移出循环，只在循环结束后判断条件返回，或者仅在满足特定条件时提前返回，否则继续循环：

bool check_parentheses(int p, int q)
{
  int cnt = 0;
  int i = p;
  for(; i <= q; ++i)
  {
    if(tokens[i].type == '(') {++cnt;}
    else if(tokens[i].type == ')') {--cnt;}
    
    // 仅当计数回到0且不是遍历到末尾时，提前返回false
    if(cnt == 0 && i != q) {
      return false;
    }
  }
  // 循环结束后判断计数是否为0，且首尾是括号
  return cnt == 0 && tokens[p].type == '(' && tokens[q].type == ')';
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lingardx