【C语言】分支与循环语句

什么是语句？

C语句可分为以下五类：

1. 表达式语句
2. 函数调用语句
3. 控制语句 （本篇重点介绍）
4. 复合语句
5. 空语句

控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式。C语言支持三种结构：

• 顺序结构
• 选择结构
• 循环结构

它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。可分成以下三类：

1. 条件判断语句（分支语句）：if语句、switch语句；
2. 循环执行语句：do while语句、while语句、for语句；
3. 转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。

分支语句（选择结构）

if语句的语法结构可以分为单分支结构，双分支结构和多分支结构。

   单分支                    双分支                       多分支
 
if(判断表达式)           if(判断表达式)                  if(判断表达式1)
{                       {                             {
    语句列表；                语句列表1；                   语句列表1；   
}                       }                             }
                        else                          else if(判断表达式2)
                        {                             {
                             语句列表2；                   语句列表2；
                        }                             }
                                                      else
                                                      {
                                                          语句列表3；
                                                         
                                                      }  
这里的一对{}称为一个代码块，建议无论语句列表是一句代码还是多句，都带上{}。                            

如果表达式的结果为真，则语句执行。在C语言中，0表示假，非0表示真。实例如下：

1. 在单分支结构中：若判断表达式结果为真，则执行if中的语句；若判断表达式的结果为假，不执行if中的语句，按照源程序的顺序接着执行。
   
2. 双分支结构中：若判断表达式结果为真，则执行if后大括号内部的语句1；若判断表达式的结果为假，执行else中的语句2。
   
3. 多分支结构中：若判断表达式1的结果为真，则执行if后大括号内部的语句1；若判断表达式1的结果为假，则进入判断表达式2，若结果为真，执行语句2，若结果为假，执行else中的语句3；再次说明，多分支的分支个数并不止图例中3个，可能更多，请根据实际情况进行操作。
   
   在这里再对多分支语句进行强调，也是非常重要的一点，无论大家在使用多分支时在 if 和 else 中间使用多少 else if , 它归咎到底还是一条语句，只会进入符合条件的那一个选项中。其次不建议大家将 else if 写为 if (根据题目要求进行理性选择)，虽然效果相同，但是在程序真正执行时 if–else if–else语句最少判断一次，最多判断（假设有3个else if）4次，而使用 if 替代 else if 后，无论判断表达式为真或为假，它都要进去判断一次，及判断次数永远包含所有情况，判断效率大大下降，希望大家能够理解。

悬空else

else 与离它最近的 if 匹配。

适当地使用{}可以使代码的逻辑更清楚，避免一些阅读程序的误会。

代码风格非常重要，好的代码风格不但可以让阅读代码的读者清晰的理解，而且可以使自己的思维逻辑更加清晰不容易出错，推荐书籍《高质量的C/C++编程》。

简单举两个例子(两个例子中的代码1和代码2输出结果均相同)：

if书写形式的对比

用{}使代码误读率下降。

    代码1                               代码2
 
if(判断表达式)                      if(判断表达式)
{                                  {
    return x;                          return x;
}  
else                               }
{
    return y;                      return y;
}
//推荐                             //不推荐

在比较变量和常量是否相等时，写为 常量==变量 的形式，可以有效避免一些代码问题。

   代码1                                  代码2
 
int num = 1 ;                          int num = 1;
if(5 == num)                           if(num == 5)
{                                      {
    printf("JX\n");                        printf("JX\n");    
}                                      }
//推荐                                 //不推荐

switch语句

switch语句也是一种分支语句。常常用于多分支的情况。

switch的构造如下：

switch 在圆括号中的表达式值是一个整数值(包括char类型)，case 标签必须是整数类型(包括char类型)的常量或整形常量表达式，不可以用变量来作为 case 的标签。

switch(整形表达式)                        
{
    case 常量1:
         语句;
    case 常量2:
         语句;
    default:
         语句;
}

switch语句中的 break

在switch语句中，我们没办法直接实现分支，搭配break使用才能实现真正的分支。

#include <stdio.h>                         #include<stdio.h>
int main()                                 int main()
{                                          {
    int day = 0;                               int day = 0;    
    scanf("%d",&day);                          scanf("%d",&day);
    switch(day)                                switch(day)       
    {                                          {
    case 1：                                   case 1:
        printf("星期一\n");                    case 2:      
        break;                                 case 3:
    case 2:                                    case 4:
        printf("星期二\n");                    case 5:
        break;                                     printf("周内\n");
    case 3:                                        break;
        printf("星期三\n");                    case 6:
        break;                                 case 7:
    case 4:                                        printf("周末\n");
        printf("星期四\n");                         break;
        break;                                 default:                           
    case 5:                                        printf("输入错误\n");
        printf("星期五\n");                        break;
        break;                                 }                 
    case 6:                                    return 0;          
        printf("星期六\n");                }      
        break;
    case 7:
        printf("星期天\n");
        break;                              好习惯：
    default:                       < —————— 在 switch 语句中都放一条default子句，
        printf("选择错误\n");              可以在后面加一个break。
        break;
    }
    return 0;
}

break语句实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分。break 语句是 switch 语句的出口，让程序离开 switch 语句，跳转到其下一条语句，如果没有 break 语句，就会从匹配标签的第一个case开始一直执行到 switch 末尾。

顺便总结一下，break 语句既可以用于循环语句中同时也可以用于 switch 语句中，但 continue 只能用于循环中。如果 switch 语句在一个循环中，continue 就可以作为 switch 语句的一部分，就像在其他循环一样，continue 让程序跳出循环的剩余部分，包括 switch 语句的其他部分。

default子句

如果表达的值与所有的case标签的值都不匹配怎么办？

其实也没什么，结构就是所有的语句都被跳过而已。程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C中并不认为是个错误。但是，如果你并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时该怎么办呢？你可以在语句列表中增加一条default子句，把标签 default： 写在任何一个 case 标签可以出现的位置。当 switch 表达式的值并不匹配所有 case 标签的值时，这个 default 子句后面的语句就会执行。所以，每个switch语句中只能出现一条default子句。但是它可以出现在语句列表的任何位置，而且语句流会像执行一个case标签一样执行default子句。
好习惯：在每个 switch 语句中都放一条default子句是个好习惯，甚至可以在后边再加一个 break 。

阅读代码，提升理解

#include <stdio.h>                        //switch允许嵌套使用
int main()
{
	int n = 1;
	int m = 2;
	switch (n)
	{
	case 1:
		m++;
	case 2:
		n++;
	case 3:
		switch (n)
		{                 
		case 1:
			n++;
		case 2:
			m++;
			n++;
			break;
		}
	case 4:
		m++;
		break;
	default:
		break;
	}
	printf("m = %d, n = %d\n", m, n);
	return 0;
}

最终结果为 m = 5, n = 3,你答对了吗？

循环语句

while 循环

while的语法结构：         while(判断表达式)
                         {
                              循环语句；
                         }             

具体实现为，如果判断表达式为真，执行循环语句一次，然后返回判断表达式再次判断；在判断表达式为假之前，循环的判断和执行一直重复进行，每一次循环都被称为一次迭代。图解如下：

了解了while的工作流程，就来实现一下在屏幕打印1~10的数字。

while语句中的break和continue

break介绍

break在while循环中的作用：

其实在循环中只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。所以：while中的break是用于永久终止循环的。

continue介绍

continue在while循环中的作用就是：

continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，而是直接跳转到while语句的判断部分。进行下一次循环的入口判断。

getchar() 和 putchar()

对于scanf和getchar这样的输入函数，它们若想得到输入的内容，是这样进行的：你先在键盘上将所输入的东西打到缓冲区中，然后再将缓冲区中的内容传递给了输入函数。也就是说还有一个缓冲区。

由于 getchar() 和 putchar() 这两个函数只处理字符，所以它们比通用的 scanf() 和 printf() 函数更快、更简洁。并且这两个函数不需要转换说明，因为它们只处理字符。它们定义在 stdio.h 头文件中，比较特殊的是，getchar() 和 putchar() 通常是预处理宏，不是真正的函数。

1. scanf()函数默认是读取到空白字符停止或在结尾处停止(其中键盘敲击的\n不会被读取)。
2. getchar() 和 putchar() 一次只读取一个字符（又像是逐字符进行读取），并且将其转化为 int 类型（对应ASCLL码值）赋给ch。

for循环

语法

for(表达式1（变量初始化）; 表达式2（判断表达式）; 表达式3（调整变量）)
{
    循环语句;
}

• 表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。
• 表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。
• 表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。
  
  在while循环中也存在循环的三个必须条件，但是由于风格的问题使得三个部分很可能偏离较远，这样查找修改就不够集中和方便。所以，for循环的风格更胜一筹；for循环使用的频率也最高。

for循环中的break和continue

我们发现在for循环中也可以出现break和continue，他们的意义和在while循环中是一样的。但是结果就不一样了。

for语句的循环控制变量

建议：

1. 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
2. 建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

int i = 0;
//前闭后开的写法
for(i=0; i<10; i++)
{...}
//两边都是闭区间
for(i=0; i<=9; i++)
{...}

一些for循环的变种

for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问题。

do…while()循环

do语句的语法

do
{
    循环语句;
}
while(判断表达式);

do语句的特点

循环至少执行一次，但使用的场景有限，所以不是经常使用。

do while 循环中的break和continue

跟前面的while和for几乎是一样的，直接上例子。

goto语句

C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号。从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。
但是某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程。

例如：一次跳出两层或多层循环。

多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层的循环。

goto语言真正适合的场景如下：

for(...)
{
    for(...)
    {
        for(...)
        {
            if(disaster)
            goto error;
        }
        ....
    }
}
error:
if(disaster)
{
    // 处理错误情况
}

下面是使用goto语句的一个关机程序，然后再使用循环的实现方式替换goto语句：

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char input[10] = { 0 };
	system("shutdown -s -t 60");
again:
	printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机!\n请输入:>");
	scanf("%s", input);
	if (0 == strcmp(input, "我是猪"))
	{
		system("shutdown -a");
	}
	else
	{
		goto again;
	}
	return 0;
}

而如果不适用goto语句，则可以使用循环：

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char input[10] = { 0 };
	system("shutdown -s -t 60");
	while (1)
	{
		printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机!\n请输入:>");
		scanf("%s", input);
		if (0 == strcmp(input, "我是猪"))
		{
			system("shutdown -a");
			break;
		}
	}
	return 0;
}