3.1 C语言之控制流语句
一、控制流概述
所谓控制流语句就是用来控制程序指令执行的次序，比如，如果条件满足执行语句A，否则，执行语句B。
在讲述具体的控制流语句之前，先了解一下语句和程序块是有必要的
- 语句：在x=0、x++、printf(…)这样的表达式之后加上一个分号( ; )，它们就变成了语句，例如：
x = 0;
x++;
printf("Hello");
在C语言中，分号是语句结束符。
- 程序块：使用一对花括号{}把一组声明和语句括起来就是程序块，例如：
if(a > 0) {
// 程序块开始
int x, y;
x = 1;
y = x + 2;
} // 程序块结束，} 后面不需要加分号
二、if-else语句
if-else语句用于条件判定，表示如果…，否则…，其语法如下：
if(表达式)
语句1;
else
语句2;
其中，else部分是可选的。该程序执行时，先计算表达式的值，如果其值为真（即表达式的值非0），则执行语句1，如果其值为假（即表达式的值为0），则执行语句2。
看一个例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 5;
char s[] = "hello";
if (n > 0)
for(int i =0; i<n;i++)
if(s[i] > 0)
printf("%c", s[i]);
else
printf("n为负数");
return 0;
}
如上程序，从缩进结构可以明确的表明设计意图，但编译器不一定能get到，它可能会将else与内层的if配对，这种错误是很难发现的，因此我们建议在有if语句嵌套的情况下使用花括号。例如：
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 5;
char s[] = "hello";
if (n > 0) {
for (int i = 0; i < n;i++) {
if (s[i] > 0)
printf("%c", s[i]);
}
}
else
printf("n为负数");
return 0;
}
三、else-if语句
else-if用于多路判定
if(表达式)
语句;
else if(表达式)
语句;
else if(表达式)
语句;
else if(表达式)
语句;
else
语句;
上述程序中的各表达式将被依次求值，一旦某个表达式的结果为真，执行与之对应的语句，并终止整个语句序列。例如：
#include <stdio.h>
int main()
{
int score = 70;
if (score >= 90) {
printf("优秀");
} else if (score >= 80) {
printf("良好");
} else if (score >= 60) {
printf("及格");
} else {
printf("不及格");
}
return 0;
}
四、switch语句
switch语句用于多路判定，它测试表达式是否与给定的一些常量整数值中的某一个值匹配，并执行相应的分支动作。
switch(表达式)
case 常量表达式: 语句序列
case 常量表达式: 语句序列
default: 语句序列
- default分支是可选的
- 如果某个分支与表达式的值匹配，则从该分支开始执行
- 各表达式必须互不相同
- 如果没有case分支能匹配表达式的值，则默认执行default分支，如果没有default，则switch语句不执行任何动作
- 各分支及default的分支排列次序是任意的（即使如此，请将default放到最后）
看一个例子：编写一个程序，统计输入中数字、空白符、其他字符出现的次数。
#include <stdio.h>
// 编写一个程序，统计输入中各个数字（0-9）、空白符（空格，水平制表符，换行符）、其他字符出现的次数。
int main()
{
int ndigit[10]; // 存放各个数字出现的次数
int nwhite; // 空白符出现的次数
int nother; // 其他字符出现的次数
for (int i = 0; i < 10;i++)
ndigit[i] = 0;
nwhite = nother = 0;
char c; // 输入的字符
while ((c = getchar()) != EOF) {
switch (c) {
case '0': case '1':
case '2': case '3':
case '4': case '5':
case '6': case '7':
case '8': case '9':
ndigit[c - '0']++;
break;
case ' ':
case '\t':
case '\n':
nwhite++;
break;
default:
nother++;
break;
}
}
for (int i = 0; i < 10;i++) {
printf("%d出现的次数：%d\n", i, ndigit[i]);
}
printf("空白符出现的次数：%d\n", nwhite);
printf("其他字符出现的次数：%d\n", nother);
return 0;
}
- case只是一个标号，所以，执行完一个case，程序会接着执行下一个case，除非在程序中显式跳转，这与else if有所不同
- 跳出switch语句最常用的方法是使用break语句与return语句
- break语句的作用是立即退出switch，不再执行switch中其他分支
- 依次执行各分支有优点也有缺点。好的一面是它可以把若干个分支组合在一起完成一个任务，如上面的统计各数字的次数，不好的地方在于这样的程序修改时容易出错。所以除了组合分支外，其他分支都应该加上break以明确表示switch的退出
- 作为一种良好的程序设计风格，在switch语句最后一个分支（即default）的后面也加上break语句。这样做在逻辑上没有必要，但当我们需要向该switch添加其他分支时，这种防范措施会降低出错误的可能性。
五、while循环与for循环
while(表达式)
语句
- while循环，先测试表达式，如果表达式的值为真，进入循环体，执行语句，接着继续测试表达式，直至表达式的值为0，退出循环，执行循环后面的其他程序
for(表达式1;表达式2;表达式3)
语句
它等价于
表达式1
while(表达式2)
语句
表达式3
- for循环，先执行表达式1，再测试表达式2，如果表达式2的值为真，执行语句，然后再执行表达式3，接着继续测试表达式2，直到表达式2的值为0，退出循环，执行循环后面的其他程序
- 最常见的情况是，表达式1与表达式3是赋值表达式或函数调用，表达式2是关系表达式
这三个表达式中的任何一个都可以省略，但分号必须保留，如果在for语句中省略表达式1与表达式3，它就退化成for循环语句。如果省略表达式2，则认为其值永远为真，因此如下代码
for( ; ; ) {
…
}
是一个无限循环语句，这种语句需要借助break或return语句才能终止执行。 - 在设计程序时到底选用for循环还是while循环，主要取决于程序设计人员的个人偏好。例如，
while((c = getchar()) == ’ ’ || c==‘\n’ || c==‘\t’)
因为没有初始化或重新初始化的操作，所以使用while更自然些
如果语句中需要执行简单的初始化和变量递增，使用for更合适一些，它将循环控制语句集中放到循环的开头，结构更紧凑、更清晰，例如，
for(int i = 0; i<n; i++)
六、do-while循环
while和for这两种循环在循环体执行前对终止条件进行测试，与此相反，do-while循环在循环体执行之后测试终止条件，这样，循环体至少被执行一次。
do {
语句;
} while (表达式);
先执行循环体，再测试表达式，如果表达式为真，继续执行循环体，直到表达式结果为假，退出循环
七、break语句和continue语句
在需要的时候提前退出循环，是很有用的操作。break语句可以用于从for、while、do-while循环中提前退出，就如同在switch中提前退出一样。
- break能使程序从switch语句或最内层循环中立即跳出
- continue语句用于使for、while、do-while语句开始下一次循环的执行；在while与do-while循环中，continue意味着立即执行测试条件，而在for循环中，则意味着控制转移到递增循环变量部分。
- continue只能用于循环，不用于switch，某个循环包含的switch语句中的continue，将导致进入下一次循环
八、goto
C语言提供了可随意滥用的goto语句以及标记跳转位置的标号。从理论上讲，goto语句是没有必要的，实践中不使用goto也可以很容易地写出代码。但是，在某些场合下goto还是用的着的。最常见的用法是终止程序在某些深度嵌套的结构中的处理过程。例如，一次跳出两层或多层循环。这种情况下使用break是不能达到目的的，它只能从最内层循环退出到上一级的循环。
下面是使用goto的一个例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int r = 0;
for (;;)
for (int i = 0; i < 10; i++)
if (i > 5) {
r = i;
goto error;
}
error:
printf("%d", r);
return 0;
}
- 如果错误处理代码很重要，并且错误可能出现在多个地方，使用goto语句会比较方便。
- error为标号，命名同变量的命名形式，标号的后面要紧跟一个冒号
- 标号的作用域是整个函数
再看一个例子，考虑判定两个数组a和b中是否有相同元素的问题。一种可能的解决办法是
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[10];
int b[6];
for (int i = 0;i < 10; i++) {
a[i] = 1;
}
for (int i = 0;i < 6; i++) {
if (i = 5) {
b[i] = 1;
}
else {
b[i] = 2;
}
}
int ia = 0;
int ib = 0;
int res = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
for (int j = 0; j < 6; j++)
if (a[i] == b[j]) {
ia = i;
ib = j;
res = a[i];
goto found;
}
found:
printf("%d\t%d\t%d", ia, ib, res);
return 0;
}
所有使用了goto的语句都可以改写成不带goto，但可能会增加一些额外的测试或变量，例如，上面的程序可以改写成：
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[10];
int b[6];
for (int i = 0;i < 10; i++) {
a[i] = 1;
}
for (int i = 0;i < 6; i++) {
if (i = 5) {
b[i] = 1;
}
else {
b[i] = 2;
}
}
int ia = 0;
int ib = 0;
int res = 0;
int found = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (found) {
break;
}
for (int j = 0; j < 6; j++)
if (a[i] == b[j]) {
ia = i;
ib = j;
res = a[i];
found = 1;
break;
}
}
if(found)
printf("%d\t%d\t%d", ia, ib, res);
return 0;
}
大多数情况下，使用goto的程序比没有使用goto的程序要难以理解和维护，少数情况除外，比如我们前面的几个例子。尽管问题并不太严重，但我们还是建议尽可能少的使用goto语句。
