抽丝剥茧C语言（中阶）分支语句和循环语句

有礼貌的灰绅士

发布于 2023-03-28 16:04:12

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分支语句和循环语句）

1. 导语

我们人这辈子，要经历无数的选择，就像机缘；无数次重复某一件事，比如吃饭，睡觉。C语言也是一样的，程序就像人一样，进入main函数的时候就像襁褓中的婴儿一样，等到程序运行结束时就会和人一样逝世，但是在这一生中，我们人经历各种事情，各种选择，重复做某一件事，走向不同的路，获得不同的成就，就和C语言的分支和循环一样。下面我们来一起看看到底是什么和我们人的一生这么相似。

2. 什么是语句

C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

本章后面介绍的是控制语句。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，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.条件判断语句也叫分支语句：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。

3. 分支语句（选择结构）

举个简答的例子，你进入了大学，好好学习毕业之后就能有一份好的工作，不学习毕业就等于失业，如果你说你家里有80套房子，20个厂子，5个大公司，OK，你随意。

3.1 if语句

那if语句的语法结构是怎么样的呢？

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;

单分支：如果表达式为真，那么就执行if 后面的语句，如果为假就不执行if 后面的语句。双分支：如果表达式为真，那么进入语句1人，如果为假，进入语句2. 多分支：如果表达式1为真，进入语句1；如果表达式1为假，就去判断表达式2，若表达式2为真，就进入语句2；如果表达式1和2均为错误，那么就进入语句三。（从上到下判断，如果你觉得三个不够多，就在if 语句后面else 语句前面加else if（表达式））这里用代码举例子来看一下

#include <stdio.h>
int main()
{
 int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    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("老寿星\n");
   } 
}

我们每一次都输入不同的值来运行：

输入：17 输出：少年输入：28 输出：青年输入：30 输出：中年输入：60 输出：老年输入：100 输出：老寿星

注意：分支语句后面是可以不加花括号的，但是分支语句只能和它的下一个语句组成一起。如果条件成立，要执行多条语句，应该怎么使用代码块？像上面分支语句后面的花括号就是。（循环语句同理）

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	if (a != 10)
		printf("hehe\n");
	printf("haha\n");
	if(a == 10)
		printf("QAQ");
	return 0;
}

输出结果：

haha QAQ

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	if (a != 10)
	{
		printf("hehe\n");
		printf("haha\n");
	}
	if(a == 10)
		printf("QAQ");
	return 0;
}

输出结果：

QAQ

3.1.1 悬空else

当你写了这么一段代码

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 2;
    if(a == 1)
        if(b == 2)
            printf("hehe\n");
    else
        printf("haha\n");
    return 0; }

先猜测一下输出结果是多少？不要急着看输出结果。输出结果是：

你没看错，不是我没写，而是它什么都没输出，这里是不是就要怀疑我之前是不是说的一直都是错的？其实并不是，在C语言里，else是和它离的最近的if 匹配的。也就是说，这里的else和表达式为b == 2的if 语句是一对。从一开始的第一个if 语句都不成立，我们的啊变量a等于0，而进入第一个if语句的条件是等于1，第一个if语句都没进来，那么在if里面的if（b == 2）和else怎么会执行呢？这里问题迎刃而解！所以说，这里的代码写的可读性差，让你一眼看不出来，需要辨认，以后大家工作的时候是需要团队配合的，千万不能当猪队友，就像你写代码最好要有注释一样。我们看刚才的代码，是不是以为else语句是和第一个if 语句是一对。这里我们改良一下，让它们变成我们想看到的。

//适当的使用{}可以使代码的逻辑更加清楚。
//代码风格很重要
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 2;
    if(a == 1)
   {
        if(b == 2)
       {
            printf("hehe\n");
       }
   }
    else
   {
         printf("haha\n");
   }       
    return 0; }

运行结果：

haha

这样，第一个if语句里面就包含了第二个if语句，else只能和第一个if语句在一起了。

3.1.2 if书写形式的对比

这里我们看看if的书写方式怎么样可读性更高。先来看一组代码

//代码1
if (condition) 
{
    return x; 
}
return y;
//代码2
if(condition) 
{
    return x; 
}
else
{
    return y; 
}

这两个代码其实返回的结果都是一样的，但是第一个一时间很难让人接受，其实仔细分析就知道，if语句执行完返回的是x，我们清楚，函数中只能返回一个值，也就是说返回了x就不会返回y；而如果if语句里的表达式为假，那么程序就会往下运行，然后返回y。 这里对于表达式还有一个小技巧。 我们再来看一组代码：

//代码3
int num = 1;
if(num == 5) 
{
    printf("hehe\n");
}
//代码4
int num = 1;
if(5 == num) 
{
    printf("hehe\n");
}

我们前面初始C语言说过了，==的左值和右值是可以交换位置的，而赋值=却不可以，他们只差一个等号，有时候就会忘记打一个等号，导致表达式是赋值，这样就会出现很大的问题，里面直接会判断你赋值的变量是真是假，然后决定是否执行，而判断可以让常量和变量位置互换，因为常量是不能被赋值的，所以你就算少打了一个等号，编译器也会报错，这样就容易找到错误了。其实，你亲爱的编译器给你报错是最好的，因为你知道错误在哪里，最怕的就是代码顺利运行了，得到的结果和你预期的不一样，这时候你就要花时间调试去找是哪里出了问题，有一句话说，程序员30%的时间在写代码，70%的时间都在调试。

3.2 switch语句

switch语句也是一种分支语句。常常用于多分支的情况。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，输出星期日那我没写成 if…else if …else if 的形式太复杂，那我们就得有不一样的语法形式。这就是switch 语句。

switch(整型表达式) 
{
    语句项；
}

而语句项是什么呢？

//是一些case语句：
//如下：
case 整形常量表达式:
    语句;

这就是格式，我们下举个例子

#include <stdio.h>
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d",&day);
    switch(day)
   {
        case 1:
            printf("星期一\n");
        case 2:
            printf("星期二\n");
        case 3:
            printf("星期三\n");  
        case 4:
            printf("星期四\n"); 
        case 5:
            printf("星期五\n");        
        case 6:
            printf("星期六\n");
        case 7:
            printf("星期天\n");    
   }
    return 0; 
}

我们这段代码，你的输入的是几，他就会进入switch语句，然后进入相关与case后面的整形数字相同的语句执行命令，但是他会继续向下走，把下面所有case语句的命令都执行。比如，输入：

3

输出：

星期三星期四星期五星期六星期天

这段代码输入的是3，那么就会进入switch语句然后找到case 3这个语句的入口，但是它并没有出口，只有一条顺着向下的通道，也就是经过下面所有case语句的通道，然后就会把剩下所有的命令执行。 那么我们怎么给它们弄一个出口呢？

3.2.1 在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>
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d",&day);
    switch(day)
   {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break;
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n");
            break;    
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;    
        case 5:
            printf("星期五\n");
            break;
        case 6:
            printf("星期六\n");
            break;
        case 7:
            printf("星期天\n");    
            break;
   }
    return 0; 
}

break语句是跳出switch语句，如果你输入:

3

结果：

星期三

在这里break就相当于在对应的case语句中开辟了一个出口通往switch语句的出口。有时候我们的需求变了：

输入1-5，输出的是“weekday”;
输入6-7，输出“weekend” 所以我们的代码就应该这样实现了：

#include <stdio.h>
//switch代码演示
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d",&day);
    switch(day)
   {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("weekday\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("weekend\n");
            break;
   }
    return 0; 
}

我们输入 3 输出的就是weekday ，如果是输入 6 输出的就是weekend。 break语句的实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分。编程好习惯 在最后一个 case 语句的后面加上一条 break语句。（之所以这么写是可以避免出现在以前的最后一个 case 语句后面忘了添加 break语句）。

3.2.2 default子句

之前可能就有家人们疑惑了，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，把下面的标签 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。

#include <stdio.h>
//switch代码演示
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d",&day);
    switch(day)
   {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("weekday\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("weekend\n");
            break;
        default；
            printf("输入错误");
            break;
   }
    return 0; 
}

如果我们输出不是一到七的数字,结果就是:

输入错误

编程好习惯 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 。

4. 循环语句

这里我就用原来的图片了，还是那句话，如果你没中奖，那么就老老实实学习，等你一直学习，学好了能有个好工作，也能走向人生巅峰！在这里，一直努力学习就是你需要重复做的动作。

4.1 while循环

我们已经掌握了，if语句：

if(条件)
     语句;

当条件满足的情况下，if语句后的语句执行，否则不执行。但是这个语句只会执行一次。由于我们发现生活中很多的实际的例子是：同一件事情我们需要完成很多次。那我们怎么做呢？ C语言中给我们引入了： while 语句，可以实现循环。

//while 语法结构
while(表达式)
 循环语句;

while语句执行的流程：

比如我们实现：在屏幕上打印1-10的数字。

#include <stdio.h>
int main()
{
   int i = 1;
   while(i<=10)//括号里面的表达式也是判断条件
  {
     printf("%d ", i);
     i = i+1;
  }
 return 0; 
}

这里我们的输出结果是

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

上面的代码已经帮我了解了 while 语句的基本语法，那我们再了解一下：

4.1.1 while语句中的break和continue

break介绍：这个之前在switch语句中说过，作用是跳出switch语句。在循环里也是一样的。我们讲上面代码改造一下：

//break 代码实例
#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    while(i<=10)
   {
       if(i == 5)
       break; //这里如果i等于5，就会执行if下面的break语句
       printf("%d ", i);
       i = i+1;
   }
 return 0; 
}

这段代码输出结果为：

1 2 3 4

在这里，我们没经过break之前，循环了4次，所以打印了四个数字，经过break语句之后跳出while循环语句。总结： 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；这是一个新语句，循环语句专属的。我们在来一段代码示例

//continue 代码实例1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
 if(i == 5)
 continue;//如果i等于5，执行着这个语句
 printf("%d ", i);
 i = i+1;
 }
 return 0; 
 }

输出结果：

我们发现，程序一直在运行，没有结束，这是为什么呢？因为continue的作用是，让本次循环continue后面的语句不执行，因为我们这个循环语句是小于等于10才会停止循环，而 i 这个变量的变化是在continue下面，所以 i 一直没有变，最终导致程序死循环。我们再来看一段代码

//continue 代码实例2
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
    i = i+1;
    if(i == 5)
 continue;
 printf("%d ", i);
 }
 return 0; 
}

这段代码就不一样了，i 变量变化在continue的上面：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
    i = i+1;
    if(i == 5)
 continue;
 printf("%d ", i);
 }
 return 0; 
}

输出结果:

2 3 4 6 7 8 9 10 11

总结: 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. 在这里我们介绍一段特殊的代码和特殊的函数

//代码什么意思？
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int ch = 0;
 while ((ch = getchar()) != EOF)
       putchar(ch);
    return 0; 
}
这里的代码适当的修改是可以用来清理缓冲区的.
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
    char ch = '\0';
 while ((ch = getchar()) != EOF)
 {
     if (ch < ‘0’ || ch > ‘9’)
        continue;
     putchar(ch);
 }
 return 0; 
}
//这个代码的作用是：只打印数字字符，跳过其他字符的。

getchar和putchar是什么呢？第一个是在键盘上读取一个字符，第二个是输出你刚才读取的字符，所以第一段代码运行是这样的：

代码二是除了0到9不触发continue。我们无论是用scanf还是getchar，在输入字符的时候，都会有一个缓冲区，缓冲区里面是存放键盘上的字符的内存，我们在使用scanf和getchar时，它们回去缓冲区看是否有字符可以读取，比如说我们输入‘3’这个字符，注意这是字符，输入之后我们会按一下回车之后输出字符‘3’。其实我们的缓冲区不仅仅有‘3’这个字符，还有你按回车之后留下的\n也就是换行，我们输入的时候如果不按回车它是不会到缓冲区里的。 getchar这个函数每次只能读取到一次字符。至于EOF是什么，就是文件结束的标志，我们上面的代码有一个Z，然后就从循环跳出来了，这个是让我们getchar中的内容等于EOF，输入方法是，Ctrl加Z。关于scanf这个函数，也是会去缓冲区读取，只不过读取是读取到空格就不读取了。例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int ch = 0;
	ch=getchar();
	putchar(ch);
	return 0;
}

输入输出：

QAQ Q

#include <stdio.h>
int main()
{
	char ch[10] = {0};
	scanf("%s", &ch);
    printf("%s", ch);
	return 0;
}

输入输出：

asd asd asd

4.2 for循环

我们已经知道了while循环，但是我们为什么还要一个for循环呢？首先来看看for循环的语法：

4.2.1 语法

来看看这段代码

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
 循环语句;

表达式1 表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。 表达式2 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 表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。 举个例子：使用for循环在屏幕上打印1-10的数字。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 //for(i=1/*初始化*/; i<=10/*判断部分*/; i++/*调整部分*/)
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 printf("%d ", i);
 }
 return 0; 
}

运行代码我结果是：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

for循环的执行流程图：

现在我们对比一下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");
}

输入输出都是一样的：

hehe

可以发现在while循环中依然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。

4.2.2 break和continue在for循环中

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。但是还是有些差异：

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 if(i == 5)
 break;
 printf("%d ",i);
 }
 return 0; 
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 if(i == 5)
 continue;
 printf("%d ",i);
 }
 return 0; 
}

代码1的输出结果是：

1 2 3 4

代码2的输出结果是：

1 2 3 4 6 7 8 9 10

先看第一段代码，我们变量 i 等于5的时候，就进入if 语句执行break跳出for循环。第二段代码，continue在while循环时候是需要注意条件存放的位置，而for循环就不用。

4.2.3 for语句的循环控制变量

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。
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。

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 i=5;
 printf("%d ",i);
 }
 return 0; 
}

代码1打印结果是：

1 2 3 4 5 5 5 5 5 5 5 … 最后5死循环了。

//代码2
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++)
{}

其实两个都一样，只不过第一个更容易理解，看到判断条件就知道，循环10次。第二个你需要想一下才能知道。不过有些情况第二种更好，以后我的例子可能会有，这里就不举例子了。

4.2.4 一些for循环的变种

for也可以有不同的写法，语法也是支持的

#include <stdio.h>
int main()
{
 //代码1
 for(;;)
 {
  printf("hehe\n");
 }
    //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。
    //代码2
    int i = 0;
    int j = 0;
    //这里打印多少个hehe?
    for(i=0; i<10; i++)
   {
        for(j=0; j<10; j++)
       {
        printf("hehe\n");
       }
   }
    //代码3
int i = 0;
int j = 0;
//如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?
for(; i<10; i++)
{
    for(; j<10; j++)
    {
     printf("hehe\n");
    }
}
 //代码4-使用多余一个变量控制循环
int x, y;
    for (x = 0, y = 0; x<2 && y<5; ++x, y++)
   {
        printf("hehe\n");
   }
 return 0; 
}

让我们逐个分析：代码1：三个表达式一个都没有，也就是说，没有能使循环开始和停止的条件，所以默认为进入和不终止循环。如此，代码1死循环。代码2：这里打印了100个hehe，for进行嵌套，进入第一个for循环中之后，执行里面的for，里面的for又进行循环。代码3：这段代码我们只打印了10个hehe，为什么呢？因为刚开始初始化变量 i 和 j 的值为0，我们第一次进入第二个for循环的时候，变量 j 还是从0开始的，但是这一次的循环让变量 j 变成了10。所以第二次进入第二个for循环时变量 j 等于10，判断条件不成立，所以不会进入第二个for循环语句。代码4：这段代码的判断条件是x<2并且y<5，，也就是说只有两个条件同时成立才会进行，代码的输出是2个hehe，因为x到2的时候已经不符合x<2了。

4.3 do…while()循环

4.3.1 do语句的语法

do
 循环语句;
while(表达式);

4.3.2 执行流程

4.3.3 do语句的特点

循环至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 do
 {
 printf("%d\n", i);
 i++;
 }while(i<10);
 return 0; 
}

这里我们输出的是：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

等到11被打印出了之后，才停止，这就是do while循环。上来二话不说先进入，后判断。

4.3.4 do while循环中的break和continue

当然这个循环也有break和continue。这两个的作用和以前都一样。

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 do
 {
       i++;
       if(5 == i)
           break;
       printf("%d\n", i);
 }while(i<10);
 return 0; 
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0; 
 do
 {
        i++;
        if(5 == i)
            continue;
        printf("%d\n", i);
 }while(i<10);
    
 return 0; 
}

代码1的运行结果是：

1 2 3 4

代码2的运行结果：

1 2 3 4 6 7 8 9 10

5. 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

这里运行到goto语句就会跳到error：那里，然后进入if（disaster）语句进行判断。