C程序设计——结构化程序设计的三种结构

前面我说过：“结构化编程语言，用语法限制程序员，只能使用顺序、选择、循环三种结构来解决问题。”

接下来，就讲解这三种结构。

顺序结构

前面我讲过，C语言所有的程序，都必须有一个 main 函数，C语言设计的程序，也是从 main 开始执行，所以，C语言的顺序结构，第一条就是：不论你的源码有多少个函数，都得先找 main，至于 main 运行之前在计算机在做什么，对于计算机科学来说很重要，但对于没什么计算机基础、且初学C语言的你来说，不重要，所以暂时不要在这个问题上浪费精力。

当计算机进入 main 之后，就从main函数的第一条语句开始，按照从上到下顺序，一条一条的执行。比如下面这段代码，虽然 TestParam 函数在 main 函数的上面，但是所有C语言程序，都是从main 开始执行，因此这段代码，先执行 main 函数，进入main函数后，先定义两个变量 iA 和 iB ，并且分别初始化为 0x9 和0x29，然后调用函数 TestParam， iA 和 iB作为函数的实参。

进入 TestParam后，打印两个形参的值，然后返回0；TestParam 函数返回后，回到了main函数，我们可以看到，函数返回值赋值给了 iA，因此 iA被赋值为了0，所以接下来打印 iA 的值为0。

int TestParam(int x, int y)
{
    printf("x == %x, y == %x\r\n", x, y);
    return 0;
}

int main(void)
{
    int iA = 0x9, iB = 0x29;
    iA = TestParam(iA, iB);
    printf("iA == %x", iA);
    return 0;
}

代码的执行结果如下：

选择结构

C语言的选择结构有两种：if 语句和 switch 语句

if 语句

if 语句的形式如下：

    if(表达式)
    { // 左括号0

    } // 右括号0
    else
    { // 左括号1

    } // 右括号1

当表达式的值为真（非 0 值）时，执行左括号0 和右括号0 括起来的程序；表达式的值为假时（为0），执行左括号1 和右括号1 括起来的程序。

比如下面这段程序：

int main(void)
{
    int iA = 0x9, iB = 0x29;
    if(iA > 0x7)
    { // 左括号0
        printf("iA == %x\r\n", iA);
    } // 右括号0
    else
    { // 左括号1
        printf("iB == %x\r\n", iB);
    } // 右括号1
}

因为 iA 初始化为0x9，因此 iA > 0x7 的值为真（值为 1），因此应该执行左括号0 和右括号0 括起来的程序，即打印 iA的值，执行结果如下：

如果我们修改一下程序，把iA 初始化为 0x2：

int main(void)
{
    int iA = 0x2, iB = 0x29;
    if(iA > 0x7)
    { // 左括号0
        printf("iA == %x\r\n", iA);
    } // 右括号0
    else
    { // 左括号1
        printf("iB == %x\r\n", iB);
    } // 右括号1
}

执行结果，就变成了打印 iB的值，即：

表达式为假时，如果不需要做任何事情，那么else {} 的部分可以不要。

int main(void)
{
    int iA = 0x2, iB = 0x29;
    if(iA > 0x7)
    { // 左括号0
        printf("iA == %x\r\n", iA);
    } // 右括号0
}

switch 语句

switch 语句的基本形式如下：

    switch(整形变量)
    { // 左括号0
        case 整形常量0:
            //TODO
            break;
        case 整形常量1:
            //TODO
            break;
        default:
            //TODO
            break;
    } // 右括号0

当整形变量的值，与case后面的常量值一样时，执行case后面的程序，直到 break；如果整形变量的值，在任何一个case后面都找不到，那么就执行default 后面的程序，直到 break。

比如某次考试，满分10分，所有成绩用自然数表示，低于6分为不及格，6分为及格，7分、8分为良好，9分和10分为优秀，其他分数无效，就可以写如下程序：

int main(void)
{
    int chengJi = 3;
    printf("成绩 %d 分\r\n", chengJi);
    switch(chengJi)
    { // 左括号0
        case 0:
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("不及格\r\n");
            break ;
        case 6:
            printf("及格\r\n");
            break ;
        case 7:
        case 8:
            printf("良好\r\n");
            break ;
        case 9:
        case 10:
            printf("优秀\r\n");
            break ;
        default:
            printf("分数无效\r\n");
            break;
    } // 右括号0
}

执行结果如下：

这里要深入理解一下这句话：“执行case后面的程序，直到 break”。如果我们把上题改一下，输出成绩的等级之前，还得输出与成绩数量相同的 “*” ，那么程序可以写成下面这样：

    int chengJi = 3;
    printf("成绩 %d 分\r\n", chengJi);
    switch(chengJi)
    { // 左括号0
        case 5:
            printf("*");
        case 4:
            printf("*");
        case 3:
            printf("*");
        case 2:
            printf("*");
        case 1:
            printf("*");
        case 0:
            printf("不及格\r\n");
            break ;
        case 6:
            printf("******");
            printf("及格\r\n");
            break ;
        case 8:
            printf("*");
        case 7:
            printf("*******");
            printf("良好\r\n");
            break ;
        case 10:
            printf("*");
        case 9:
            printf("*********");
            printf("优秀\r\n");
            break ;
        default:
            printf("分数无效\r\n");
            break;
    } // 右括号0
}

执行结果如下：

这里要强调，程序进入相应的case后，会一直执行，直到break 。

关于default

首先说明，default 选项可以没有。switc语句中，如果所有case后面的常量，都不匹配，且程序里面有default，那么就会执行 default 后面的语句，直到break；

这里强调一下：default 一定是所有case都不匹配后，才会执行。比如下面这段代码：

int main(void)
{
    int chengJi = 100;
    printf("成绩 %d 分\r\n", chengJi);
    switch(chengJi)
    { // 左括号0
        case 5:
            printf("*");
        case 4:
            printf("*");
        // ***********注意 default 在这里
        default:
            printf("分数无效\r\n");
        case 3:
            printf("*");
        case 2:
            printf("*");
        case 1:
            printf("*");
        case 0:
            printf("不及格\r\n");
            break ;
        case 6:
            printf("******");
            printf("及格\r\n");
            break ;
        case 8:
            printf("*");
        case 7:
            printf("*******");
            printf("良好\r\n");
            break ;
        case 10:
            printf("*");
        case 9:
            printf("*********");
            printf("优秀\r\n");
            break ;
    } // 右括号0
}

执行结果如下：

循环结构

while 循环

while循环的形式如下：

    while(表达式)
    {
        循环体;
    }

首先明确一个概念，while后面有一对大括号，他们括起来的语句，叫做循环体。当表达式的值为真（值为非0，下同）时，执行一次循环体；当表达式的值为假（值为0，下同）时，退出循环，执行循环外面的语句。

比如下面这个代码：

int main(void)
{
    int i ;

    i = 10;
    while(i > 0) // 当i 大于0时，执行循环体
    {
     // 循环体有两条语句： 打印i的值，然后给 i 减一
        printf("i == %d\r\n", i);
        i --;
    }

    // 循环退出后，打印 while over 和 i的值
    printf("while over %d, \r\n", i);
}

运行结果如下：

do-while 循环

do-while循环的形式如下：

    do
    {
        循环体;
    }while(表达式);  // 注意，这里有个封号

注意：while(表达式) 的右边有一个封号。那个封号不能少。

do-while循环的执行方式是，先执行一次循环体，然后再判断表达式的值，如果表达式的值为真，就回到do那里，在执行一次循环体；如果表达式的值为假，就退出循环，执行循环后面的语句。

聪明如你，一定可以看出来，do-while 循环里的循环体，至少会执行一次。

请看下面这段代码：

int main(void)
{
    int i ;

    i = 10;
    do
    {
     // 循环体有两条语句： 打印i的值，然后给 i 减一
        printf("i == %d\r\n", i);
        i --;
    }while(i > 0);

    // 循环退出后，打印 while over 和 i的值
    printf("while over %d, \r\n", i);
}

执行结果如下：

我们再深入理解一下这句话：do-while 循环里的循环体，至少会执行一次。理解一下，是至少执行一次，不是比 while循环多执行一次，从上面这个例子可以看出来，同样的逻辑，while和 do-while 执行的次数是一样的。

如果do-while循环和 while循环，逻辑相同，再大多数情况下，循环执行次数是一样的，只有当表达式初始为假时，他俩才有区别。

比如下面两段程序，跟前面的程序相比，用于控制循环表达式，变成了 i .> 100。因为 i 的初值是 10，减1之后是9，无论如何不可能大于100，运行一下，我们就会发现，do-while循环，比while循环多执行了一次。

int main(void)
{
    int i ;

    i = 10;
    do
    {
     // 循环体有两条语句： 打印i的值，然后给 i 减一
        printf("i == %d\r\n", i);
        i --;
    }while(i > 100);

    // 循环退出后，打印 while over 和 i的值
    printf("while over %d, \r\n", i);
}

int main(void)
{
    int i ;

    i = 10;
    while(i > 100)
    {
     // 循环体有两条语句： 打印i的值，然后给 i 减一
        printf("i == %d\r\n", i);
        i --;
    }

    // 循环退出后，打印 while over 和 i的值
    printf("while over %d, \r\n", i);
}

for 循环

for循环的形式如下：

    for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
    {
        循环体;
    }

for循环中的执行顺序是：

执行表达式1
判断表达式2的值如果为真，则执行 3. ，否则退出循环；
执行循环体
执行表达式3，回到 2. 继续执行

聪明如你，一定可以看出来，for循环中，表达式1 只执行一次，所以它通常用来初始化循环条件。表达式3，通常用来改变循环条件。像下面这样：

int main(void)
{
    int i ;


    for(i = 10; i > 0; i --)
    {
     // 循环体有一条语句： 打印i的值
        printf("i == %d\r\n", i);
    }

    // 循环退出后，打印 while over 和 i的值
    printf("while over %d, \r\n", i);
}

执行结果如下：