C语言之分支语句和循环语句

前言

一、什么是语句？

二、分支语句（选择结构）

2.1 if语句

2.2 switch语句

三、循环语句

3.1 while循环

3.2 break与continue语句

3.3 getchar()与putchar()

3.3.1 缓冲区

3.4 for循环

3.4.1 一些for循环的变种

3.5 do...while循环

四、goto语句

前言

本章将详细介绍分支语句（选择结构）和循环语句。

一、什么是语句？

C语言语句可分为以下五类：

表达式语句
函数调用语句
控制语句
复合语句
空语句

本博客将介绍控制语句。

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（在C语言中有三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构），它们又特定的语句定义符组成，C语言中有九中控制语句。

可以分为以下三类：

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

二、分支语句（选择结构）

什么是分支语句，通俗来讲就是选择。

2.1 if语句

if语句为C语言中一种最常见的分支语句，其语法如下：

语法结构：
//单分支
if(表达式)
    语句;

//双分支
if(表达式)
    语句1：
else
    语句2;

//多分支
if(表达式1)
    语句1;
else if(表达式2)
    语句2;
else
    语句3;

其中表达式最终只有两个值，分别为真和假，C语言中规定，0为假，非0为真，下面用代码分别演示：

int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	//单分支
	if (age < 18)
	{
		printf("未成年\n");
	}

	//双分支
	if (age < 18)
	{
		printf("未成年\n");
	}
	else
	{
		printf("成年\n");
	}

	//多分支
	if (age < 18)
	{
		printf("少年\n");
	}
	else if(age>=18 && age<30)
	{
		printf("青年\n");
	}
	else if (age >= 30 && age < 50)
	{
		printf("中年\n");
	}
	else if (age >= 50 && age < 80)
	{
		printf("老年\n");
	}
	else
	{
		printf("寿星\n");
	}
	return 0;
}

在C语言中，if语句中为单条语句时可以不加大括号{}，多条语句必须加大括号{}，但我建议不管是单条还是多条语句，都加上大括号{}，养成编程好习惯。

另外，我们还要区分以下多分支语句的情况：

//区分if...if 与 if else...if的区别
int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	//if...if多分支
	if (age < 18)
	{
		printf("少年\n");
	}
	if (age >= 18 && age < 30)
	{
		printf("青年\n");
	}
	if (age >= 30 && age < 50)
	{
		printf("中年\n");
	}
	if (age >= 50 && age < 80)
	{
		printf("老年\n");
	}
	else
	{
		printf("寿星\n");
	}

	//if else if多分支
	if (age < 18)
	{
		printf("少年\n");
	}
	else if (age >= 18 && age < 30)
	{
		printf("青年\n");
	}
	else if (age >= 30 && age < 50)
	{
		printf("中年\n");
	}
	else if (age >= 50 && age < 80)
	{
		printf("老年\n");
	}
	else
	{
		printf("寿星\n");
	}
	return 0;
}

多分支	if...if	if else..if
功能	提供多种情况	提供多种情况
执行方式	逐一执行，每条if语句都会进行判断	直接进入为真的语句，并不会逐一执行

看看下列代码：

//悬空else
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if (a == 1)  //1
		if (b == 2) //2
			printf("hehe\n");
	else
		printf("haha\n");
	return 0;
}

你觉得打印结果是什么呢？打印结果什么都没有。为什么呢？这是因为代码风格的问题，在使用if语句时，必须要注意的一个问题是else和if的匹配问题，上述代码中的else是与第2个if匹配的，因为在C语言中规定，else总是与离得最近的if匹配，故什么都没有打印，下列为改正代码：

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if (a == 1)
	{
		if (b == 2)
			printf("hehe\n");
	}
	else
	{
		printf("haha\n");
	}
	return 0;
}

因此，适当的加上大括号{}，能更好的理解代码，以上的else将与第1个if匹配，这样就通俗易懂了。

并且，在书写if语句时，要编写逻辑清晰的代码，列如以下代码：

//代码1
if(condition)
{
    return x;
}
return y;

//代码2
if(condition)
{
    return x;
}
else
{
    return y;
}

//代码3
int num = 1;
if(num == 5)
{
    printf("hehe\n");
}

//代码4
int num = 1;
if(5 == num)
{
    printf("hehe\n");
}

上述代码中，逻辑是相同的，但代码2与代码4的风格更好，逻辑性更强，不容易出错。

当我们想用变量与常量作为表达式时，推荐用代码4形式，不容易出错：

int num = 1;
if (num = 1)
{
	printf("haha\n");
}

程序不会报错，但逻辑错误

程序会报错，这样可以防止我们出错，故推荐用以下形式：

int num = 1;
if(1 == num)
{
    printf("haha\n");
}

2.2 switch语句

switch适合用于处理多分支情况，常常用于有唯一取值的情况，而if语句更经常用于处理范围。

语法结构：

switch(整数表达式)
{
    case 整形常量表达式:
        语句;
    .....
{

比如：

输入1	输出星期一
输入2	输出星期二
输入3	输出星期三
输入4	输出星期四
输入5	输出星期五
输入6	输出星期六
输入7	输出星期七

//switch语句
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	switch (num)
	{
	case 1:
		printf("星期一");
		break;

	case 2:
		printf("星期二");
		break;

	case 3:
		printf("星期三");
		break;

	case 4:
		printf("星期四");
		break;

	case 5:
		printf("星期五");
		break;

	case 6:
		printf("星期六");
		break;

	case 7:
		printf("星期天");
		break;
	default:
		printf("输入错误\n");
		break;
	}
	return 0;
}

语句中的break非常重要，如果我们少加或者不加break，上述代码将会执行不同的结果：

//switch语句
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	switch (num)
	{
	case 1:
		printf("星期一");
	case 2:
		printf("星期二");
		break;

	case 3:
		printf("星期三");
		break;

	case 4:
		printf("星期四");
		break;

	case 5:
		printf("星期五");
		break;

	case 6:
		printf("星期六");
		break;

	case 7:
		printf("星期天");
		break;
	default:
		printf("输入错误\n");
		break;
	}
	return 0;
}

当我们输入1时，将会打印星期一星期二，这是因为我们在case1中没有加break，将会一直执行，直到遇到break，跳出。故我们要养成在每一个语句项加上break的情况，但面对不同情况我们也要懂得随机应变，比如以下需求：

输出工作日和周末：

//switch语句
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	switch (num)
	{
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	case 4:
	case 5:
		printf("工作日");
		break;
	case 6:
	case 7:
		printf("周末");
		break;
	default:
		printf("输入错误\n");
		break;
	}
	return 0;
}

很多人会疑问，switch的default语句是必须得吗?default语句是与case不匹配后执行的语句，default语句其实也不是必须的，但我们一般会加上，这是一种良好的编程习惯。

对于switch语句，我们要关注以下两个方面：

switch(整形表达式)
case 整形常量表达式

switch(）中只能是整形，不能是其它类型，有人会问，为什么也看见可以放字符型呢？因为字符也是整形的一类。

case 后跟整形常量表达式，注意是常量，不能放变量。

三、循环语句

while循环

for循环

do...while循环

while循环、for循环、do...while循环有一个共同的特点：

判断部分总是比循环体多执行一次。

3.1 while循环

while循环语法结构

while(表达式)

{
        循环语句;
}

while循环语句执行流程：

3.2 break与continue语句

	作用	作用域
break	用于永久终止循环	while、for、do...while、switch
continue	跳过本次循环，执行下一次循环	while、for、do...while

在for循环、while循环、do...while循环中，break的功能是一样的。

但对于continue，在for循环、while循环、do...while循环中根据代码情况是有一定的差异：

while循环与do...while循环情况相同

#include<stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    while(i <= 10)
    {
        if(5 == i)
            continue; //此时的continue将跳过本次循环，执行下一次循环，但控制条件i，在continue 
                      //语句的后面，因此该程序将进入死循环状态
        i++;
        printf("%d ", i);
    }

    do
    {
        if(5 == i)
            continue; //此时的continue将跳过本次循环，执行下一次循环，但控制条件i，在continue 
                      //语句的后面，因此该程序将进入死循环状态
        i++;
        printf("%d ", i);
    }while(i <= 10);

    for(i=1; i<=100; i++)
    {
        if(5 == i)
            continue;  // 此时continue将跳过本次循环，执行下一次循环，for循环中的控制条件i是 
                       // 不受影响的
        printf("%d ", i);
    }
}

3.3 getchar()与putchar()

作用

返回值

getchar()

从键盘读取字符

返回类型为int，

成功：读取到字符后，返回该字符的ASCII码值

失败：读取返回EOF --> -1

putchar()

打印字符

int类型

3.3.1 缓冲区

概念：我们进行从键盘输入时，并不是直接传递到了程序上，先是存放在缓冲区中。

//代码什么意思？
 #include <stdio.h>
 int main()
 {
     int ch = 0;
     while ((ch = getchar()) != EOF)
         putchar(ch);
     return 0;
 }

该代码是一种多组输入的形式，重复在键盘上进行输入然后读取打印，直到输入失败EOF结束。

想要结束：Ctrl+z，具体的原理图如下：第一次缓冲区里有A\n，putchar()读取走了A，又继续输入B\n，此时缓冲区里有\nB\n，然后又进行读取，因此可以看到打印结果是字符换行字符换行.....

因此，getchar()常常用来清空缓冲区：

int main()
{

	printf("请输入密码:>");
	char password[20] = { 0 };
	scanf("%s", password);
	//清理缓冲区
	getchar()
	printf("请确认密码(y/n):>");
	int ch = getchar();
	if (ch == 'y')
	{
		printf("确认成功\n");
	}
	else
	{
		printf("确认失败\n");
	}
	
	return 0;
}

这份清空缓冲区的代码是有bug的，当scanf输入：123空格abc\n 时，getchar()只读取了空格，而空格后还有东西。

scanf()读取，默认遇到空格就停止

正确写法如下：

int main()
{

	printf("请输入密码:>");
	char password[20] = { 0 };
	scanf("%s", password);
	//清理缓冲区
	while (getchar() != '\n')
	{
		;
	}
	printf("请确认密码(y/n):>");
	int ch = getchar();
	if (ch == 'y')
	{
		printf("确认成功\n");
	}
	else
	{
		printf("确认失败\n");
	}
	
	return 0;
}

当然，如果想继续读取空格后的内容的话，可以参考如下代码：

int main()
{
	char arr[20] = {0};
	scanf("%[^\n]", arr);
	printf("%s\n", arr);
    return 0;
}

scanf("%[^\n]", arr);中的%[^\n]表示读取到\n停止，当然也可以将\n换成自己的需求。

3.4 for循环

for循环语法结构
for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
    循环语句;
}

表达式1：为初始化部分，用于初始化循环变量的。（该部分仅仅首次循环执行）

表达式2：为条件判断部分，用于判断循环什么时候终止。

表达式3：为调整部分，用于循环条件的调整。（执行完循环体后才执行该部分）

for循环的执行流程图：

对比一下for循环和while循环:

int i = 0;
//实现相同的功能，使用while
i=1;//初始化部分
while(i<=10)//判断部分
{
     printf("hehe\n");
     i = i+1;//调整部分
}

//实现相同的功能，使用for
for(i=1; i<=10; i++)
{
     printf("hehe\n");
}

与while循环的区别在于初始化和调整部分放置位置不同，这也是for循环的优点之一，修改起来更加方便。

看一下代码：

int i = 1;
for(i = 1; i<=10; i++)
{
    i = 0 // 可行吗？？
}

这是不规范的代码，容易产生Bug，建议不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。

在看以下两份代码：

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++)
{}

你觉得那种定义更加直观呢？建议议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

前闭后开能更加直观的直到该循环执行多少次。（看判断条件就可以了）

3.4.1 一些for循环的变种

//代码1:for循环的三个部分均可以省略
//该程序是一个死循环，造成死循环的原因：省略了判断部分
//for循环中，判断部分不写，恒为真
for(;;)
{
    printf("hehe\n");
}

//代码2
int i = 0;
int j = 0;
//如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?
//3个。
//for循环省略掉初始化条件部分，会造成的影响，
//因为for循环中初始化部分在整个循环中只会执行一次，
//当程序结束，又一次执行内层循环时，本该为j重新赋值时，发现没有初始化部分，此时j已自增到3了
for(; i<10; i++)
{
     for(; j<10; j++)
     {
         printf("hehe\n");
     }
}


//代码3-使用多余一个变量控制循环
//此情况根据具体需求设定
int x, y;
for (x = 0, y = 0; x<2 && y<5; ++x, y++)
{
     printf("hehe\n");
}

针对代码2：

笔试题：

//请问循环要循环多少次？
#include <stdio.h>
int main()
{
     int i = 0;
     int k = 0;
     for(i =0,k=0; k=0; i++,k++)
         k++;
     return 0;
}

答：0次。因为判断部分k = 0 是一种赋值语句，因此判断部分为0，则为假，不进入循环体。

3.5 do...while循环

//do...while循环语法结构
do
  循环语句;
while(表达式); //注意结尾要加;

do..while语句执行流程：

do...while循环最大的特点：循环至少执行一次。

四、goto语句

//goto语句语法结构
goto label;  //label可以是任何除C关键字以外的纯文本,它可以设置在C程序中goto语句的前面或者后面。
label:
    根据需求编写代码....

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。列如：

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

注意：在任何编程语言中，都不建议使用 goto 语句。因为它使得程序的控制流难以跟踪，使程序难以理解和难以修改。任何使用 goto 语句的程序可以改写成不需要使用 goto 语句的写法。

以下为一个利用goto语句编写的关机程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //使用system()需要包含的头文件
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;
}

使用循环实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.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;
}