控制流

为了方便我们控制程序的运行流程，C 语言提供 3 种流程控制结构，不同的流程控制结构可以实现不同的运行流程。

顺序结构：按书写顺序从上至下依次执行
选择结构：对给定的条件进行判断，再根据判断结果来决定执行代码
循环结构：在给定条件成立的情况下，反复执行某一段代码

选择结构

C 语言中提供了两大选择结构，分别是 if 和 switch

if 与 else

if 第一种形式
- 表示如果表达式为真，执行语句块 1，否则不执行

if(表达式) {
  语句块1;
}
后续语句;

#include <stdio.h>
int main() {
    int age = 20;
    if(age >= 18) {
        printf("满18岁，已成年！\n");
    }
    printf("此时语句和if条件已经无关了\n");
    return 0;
}

if 第二种形式
- 如果表达式为真，则执行语句块 1，否则执行语句块 2
- else 不能脱离 if 单独使用

if(表达式){
  语句块1;
}else{
  语句块2;
}
后续语句;

#include <stdio.h>
int main() {
    int age = 16;
    // if else 结构中，一定会有一个语句块被执行
    if(age >= 18){
        printf("可以上网了\n");
    }else{
        printf("未成年不准上网\n");
    }
    printf("此时语句和if条件已经无关了\n");
    return 0;
}

if 第三种形式
- 如果"表达式 1"为真，则执行"语句块 1"，否则判断"表达式 2"，如果为真执行"语句块 2"，否则再判断"表达式 3"，如果真执行"语句块 3"，当表达式 1、2、3 都不满足，会执行最后一个 else 语句
- 众多大括号中，只有一个大括号中的内容会被执行
- 只有前面所有条件都不满足，才会执行 else 大括号中的内容

if(表达式1) {
  语句块1;
}else if(表达式2){
  语句块2;
}else if(表达式3){
  语句块3;
}else{
  语句块4;
}
后续语句;

#include <stdio.h>
int main() {
    int age = 30;
    if(age>40){
        printf("成熟的中年人\n");
    }else if(age>25){
        printf("年轻的青年人\n");
    }else if(age>18){
        printf("小伙子\n");
    }else{
        printf("未成年人\n");
    }
    printf("此时语句和if条件已经无关了\n");
    return 0;
}

if 嵌套
- if 中可以继续嵌套 if，else 中也可以继续嵌套 if

if(表达式1){
    语句块1;
   if(表达式2){
      语句块2;
  }
}else{
   if(表达式3){
      语句块3;
  }else{
      语句块4;
  }
}

if 注意点
- 任何数值都有真假性

#include <stdio.h>
int main(){
    if(0){
        printf("执行了if\n");
    }else{
        printf("执行了else\n"); // 被执行
    }
    return 0;
}

当 if else 后面只有一条语句时，if else 后面的大括号可以省略，但极其不推荐这种写法，可读性差。

C 语言中，仅分号;也是一条语句，称之为空语句

#include <stdio.h>
int main(){
    if(10 > 2);
    {
        printf("10 > 2\n");
        // 输出结果: 10 > 2
    }
    
    /*
    因为if(10 > 2)后面有一个分号，所以系统会认为if省略了大括号
    if省略大括号时只能管控紧随其后的那条语句，所以只能管控一个空分号语句。
    
    等价于
    */
    if(10 > 2){/*受if条件管控的空语句*/};
    {
        printf("此时和if条件已经无关了\n");
        // 输出结果: 此时和if条件已经无关了
    }
    return 0;
}

当 if else 后面的大括号被省略时，else 会自动和距离最近的一个 if 匹配

#include <stdio.h>
int main(){
    if(0)
        if(1)
            printf("A\n");
        else // 和if(1)匹配
            printf("B\n");
    else // 和if(0)匹配, 因为if(1)已经被匹配过了
        if (1)
            printf("C\n"); // 输出C
        else // 和if(1)匹配
            printf("D\n");
    return 0;
}

如果 if else 省略了大括号，那么后面不能定义变量

#include <stdio.h>
int main(){
    // 错误示例：if省略大括号后不能定义变量
    // if(1)
    //     int number = 10; // 系统会报错
    // printf("number = %i\n", number);
    
    // 正确示例：
    if(1){
        int number = 10;
        printf("number = %i\n", number);
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 错误示例：else省略大括号后不能定义变量
    // if(0){
    //     int number = 10;
    // }else
    //     int value = 20; // 系统会报错
    // printf("value = %i\n", value);
    
    // 正确示例：
    if(0){
        int number = 10;
    }else{
        int value = 20;
        printf("value = %i\n", value);
    }
    return 0;
}

编程建议：在比较变量与常量是否相等时，建议将常量写在前面（防止误将 == 写成 =）

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 8;
    // if(a = 10){// 错误写法, 但不会报错, 会将10赋值给a
    if (10 == a){ // 正确写法, 常量写在前面
        printf("a的值是10\n");
    }else{
        printf("a的值不是10\n");
    }
    return 0;
}

switch case 与 default

由于 if...else if...else 结构还是不够简洁，所以 switch 就应运而生了，它跟 if 结构互为补充关系。switch 提供了基于具体值的多路选择
格式：

switch(表达式){
    case 常量表达式1:
        语句1;
        break;
    case 常量表达式2:
        语句2;
        break;
    case 常量表达式n:
        语句n;
        break;
    default:
        语句n+1;
        break;
}

执行规则：
- 计算"表达式"的值，逐个与其后的"常量表达式"值相比较，当"表达式"的值与某个"常量表达式"的值相等时，即执行其后的语句，然后跳出 switch 语句
- 如果"表达式"的值与所有 case 后的"常量表达式"均不相同时，则执行 default 后的语句
示例：

#include <stdio.h>

int main() {

    int num = 3;
    switch(num){
    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("星期日\n");
        break;
    default:
        printf("回火星去\n");
        break;
    }
    return 0;
}

switch 注意点
switch 条件表达式的类型必须是整型，或者可以被提升为整型的值（char、short）

#include <stdio.h>

int main() {

    switch(1.1){ // 报错
    case 1:
        printf("星期一\n");
        break;
    case 2:
        printf("星期二\n");
        break;
    default:
        printf("回火星去\n");
        break;
    }
    return 0;
}

case 的值只能是常量，并且还必须是整型，或者可以被提升为整型的值（char、short）

#include <stdio.h>

int main() {

    int num = 3;
    switch(1){
    case 1:
        printf("星期一\n");
        break;
    case 'a':
        printf("星期二\n");
        break;
    case num: // 报错
        printf("星期三\n");
        break;
    case 4.0: // 报错
        printf("星期四\n");
        break;
    default:
        printf("回火星去\n");
        break;
    }
    return 0;
}

case 后面常量表达式的值不能相同

#include <stdio.h>

int main() {
    switch(1){
    case 1: // 报错
        printf("星期一\n");
        break;
    case 1: // 报错
        printf("星期一\n");
        break;
    default:
        printf("回火星去\n");
        break;
    }
    return 0;
}

case 后面要想定义变量，必须给 case 加上大括号

#include <stdio.h>

int main() {
    switch(1){
    case 1:{
        int num = 10;
        printf("num = %i\n", num);
        printf("星期一\n");
        break;
        }
    case 2:
        printf("星期一\n");
        break;
    default:
        printf("回火星去\n");
        break;
    }
    return 0;
}

switch 中只要任意一个 case 匹配，其它所有的 case 和 default 都会失效。所以如果 case 和 default 后面没有 break 就会出现穿透问题

#include <stdio.h>

int main() {

    int num = 2;
    switch(num){
    case 1:
        printf("星期一\n");
        break;
    case 2:
        printf("星期二\n"); // 被输出
    case 3:
        printf("星期三\n"); // 被输出
    default:
        printf("回火星去\n"); // 被输出
        break;
    }
    return 0;
}

switch 中 default 可以省略

#include <stdio.h>

int main() {
    switch(1){
    case 1:
        printf("星期一\n");
        break;
    case 2:
        printf("星期一\n");
        break;
    }
    return 0;
}

switch 中 default 的位置不一定要写到最后，无论放到哪都会等到所有 case 都不匹配才会执行（穿透问题除外）

#include <stdio.h>

int main() {
    switch(3){
    case 1:
        printf("星期一\n");
        break;
    default:
        printf("Other,,,\n");
        break;
    case 2:
        printf("星期一\n");
        break;
    }
    return 0;
}

if 和 switch 的选择
看上去 if 和 switch 都可以实现同样的功能，那么在企业开发中我们什么时候使用 if，什么时候使用 switch 呢？
- if...else if...else 适用于范围判断的多路选择
- switch 适用于基于具体值的多路选择
示例：判断用户输入的数据是否大于 100

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = -1;
    scanf("%d", &a);
    if(a > 100){
        printf("用户输入的数据大于100\n");
    }else{
        printf("用户输入的数据不大于100\n");
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = -1;
    scanf("%d", &a);
    // 挺(T)萌(M)的(D)搞不定啊
    switch (a) {
        case 101:
        case 102:
        case 103:
        case 104:
        case 105:
            printf("大于\n");
            break;
        default:
            printf("不大于\n");
            break;
    }
    return 0;
}

循环结构

C 语言中提供了三大循环结构，分别是 while、do-while 和 for
循环结构是程序中一种很重要的结构。
- 其特点是，在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。
- 给定的条件称为"循环条件"，反复执行的程序段称为"循环体"

while

格式：

while (  循环控制条件 ) {
    循环体中的语句;
    能够让循环结束的语句;
    ....
}

构成循环结构的几个条件
- 循环控制条件
  - 循环退出的主要依据，来控制循环到底什么时候退出
- 循环体
  - 循环的过程中重复执行的代码段
- 能够让循环结束的语句（递增、递减、真、假等）
  - 能够让循环条件为假的依据，否则退出循环
示例：

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 0;
    // 1.判断循环控制条件是否为真,此时0 < 3为真
    // 4.再次判断循环控制条件是否为真,此时1 < 3为真
    // 7.再次判断循环控制条件是否为真,此时2 < 3为真
    // 10.再次判断循环控制条件是否为真,此时3 < 3为假, 跳过循环语句
    while (count < 3) {
        // 2.执行循环体中的代码, 打印"发子弹"
        // 5.执行循环体中的代码, 打印"发子弹"
        // 8.执行循环体中的代码, 打印"发子弹"
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
        // 3.执行"能够让循环结束的语句" count = 1
        // 6.执行"能够让循环结束的语句" count = 2
        // 9.执行"能够让循环结束的语句" count = 3
        count++;
    }
    // 11.执行循环语句后面的代码, 打印"循环执行完毕"
    printf("循环执行完毕\n");
    return 0;
}

while 循环执行流程
- 首先会判定"循环控制条件"是否为真，如果为假直接跳到循环语句后面
- 如果"循环控制条件"为真，执行一次循环体，然后再次判断"循环控制条件"是否为真，为真继续执行循环体，为假跳出循环
- 重复以上操作，直到"循环控制条件"为假为止

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 4;
    // 1.判断循环控制条件是否为真,此时为假所以跳过循环语句
    while (count < 3) {
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
        count++;
    }
    // 2.执行循环语句后面的代码, 打印"循环执行完毕"
    printf("循环执行完毕\n");
    return 0;
}

while 循环注意点
- 任何数值都有真假性

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这是一个死循环示例！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    while (1) { // 死循环
         printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
         // 没有能够让循环结束的语句
    }
    return 0;
}

当 while 后面只有一条语句时，while 后面的大括号可以省略

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这是一个死循环示例，省略了大括号！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    while (1)  // 死循环
         printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
         // 上面的语句会无限执行，下面的return永远不会执行
    return 0;
}

如果 while 省略了大括号，那么后面不能定义变量

#include <stdio.h>
int main(){
    // 错误示例：while省略大括号后不能定义变量
    // 以下代码无法编译，会报错
    /*
    while (1)
         int num = 10; // 报错：循环体不能直接定义变量
    */
    
    // 正确写法：
    while (1) {
        int num = 10; // 需要加大括号
        printf("num = %i\n", num);
        break; // 避免死循环，这里用break跳出
    }
    return 0;
}

注意：C 语言中分号（;）也是一条语句，称之为空语句

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 0;
    
    // 错误示例：注意分号！这会导致死循环
    // while (count < 3); 后面的分号导致while只管控空语句
    // 下面的大括号内容与while无关，永远不会执行
    
    /*
    while (count < 3); // 分号导致这是一个死循环的空语句
    {
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
        count++;
    }
    */
    
    // 正确写法：
    while (count < 3){ // 没有分号
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
        count++;
    }
    return 0;
}

最简单的死循环

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这是最简单的死循环形式！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    // 死循环一般在操作系统级别的应用程序会比较多，日常开发中很少用
    while (1); // 什么都不做的死循环
    
    printf("这行代码永远不会执行\n");
    return 0;
}

do-while

格式：

do {
    循环体中的语句;
    能够让循环结束的语句;
    ....
} while (循环控制条件 );

示例：

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 0;
    do {
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
        count++;
    }while(count < 10);
    return 0;
}

do-while 循环执行流程
- 首先不管 while 中的条件是否成立，都会执行一次"循环体"
- 执行完一次循环体，接着再次判断 while 中的条件是否为真，为真继续执行循环体，为假跳出循环
- 重复以上操作，直到"循环控制条件"为假为止
应用场景
- 口令校验

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = -1;
    do{
        printf("请输入密码,验证您的身份\n");
        scanf("%d", &num);
    }while(123456 != num);
    printf("您终于回来了\n");
    return 0;
}

do-while 注意点
- do-while 也可以形成死循环

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这是do-while的死循环形式！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    do {
        printf("无限循环\n");
    } while(1);
    return 0;
}

while 和 do-while 应用场景
- 绝大多数情况下 while 和 do-while 可以互换，所以能用 while 就用 while
- 无论如何都需要先执行一次循环体的情况，才使用 do-while
- do-while 曾一度提议废除，但是它在输入校验方面还是有一定用处的

for

格式：

for(初始化表达式; 循环条件表达式; 循环后的操作表达式) {
    循环体中的语句;
}

示例：

#include <stdio.h>
int main(){
    for(int i = 0; i < 10; i++){
        printf("发射子弹~哔哔哔哔\n");
    }
    return 0;
}

for 循环执行流程
- 首先执行"初始化表达式"，而且在整个循环过程中，只会执行一次初始化表达式
- 接着判断"循环条件表达式"是否为真，为真执行循环体中的语句
- 循环体执行完毕后，接下来会执行"循环后的操作表达式"，然后再次判断条件是否为真，为真继续执行循环体，为假跳出循环
- 重复上述过程，直到条件不成立就结束 for 循环
for 循环注意点：
- 和 while 一模一样
- 最简单的死循环 for(;;);

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这是for循环的死循环形式！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    for(;;); // 什么都不做的死循环
    
    printf("这行代码永远不会执行\n");
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意：这也是for循环的死循环形式！运行后需要手动终止（Ctrl+C）
    for(;;){
        printf("无限循环\n");
    }
    return 0;
}

for 和 while 应用场景
- while 能做的 for 都能做，所以企业开发中能用 for 就用 for，因为 for 更为灵活
- 而且对比 while 来说 for 更节约内存空间

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 0; // 初始化表达式
    while (count < 10) { // 条件表达式
        printf("发射子弹~哔哔哔哔 %i\n", count);
        count++; // 循环后增量表达式
    }
    // 如果初始化表达式的值, 需要在循环之后使用, 那么就用while
    printf("count = %i\n", count);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 注意: 在for循环初始化表达式中定义的变量, 只能在for循环后面的{}中访问
    // 所以: 如果初始化表达式的值, 不需要在循环之后使用, 那么就用for
    // 因为如果初始化表达式的值, 在循环之后就不需要使用了 , 那么用while会导致性能问题
    for (int count = 0; count < 10; count++) {
        printf("发射子弹~哔哔哔哔 %i\n", count);
    }
    // printf("count = %i\n", count); // 这行会报错，因为count只在for循环内有效
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 如果需要使用初始化表达式的值, 也可以将初始化表达式写到外面
    int count = 0;
    for (; count < 10; count++) {
        printf("发射子弹~哔哔哔哔 %i\n", count);
    }
    printf("count = %i\n", count);
    return 0;
}

跳转语句

C 语言中提供了四大跳转语句，分别是 return、break、continue、goto

break

立即跳出 switch 语句或循环语句

switch(表达式){
    case 常量表达式1:
        break;//跳出switch语句
};//结束switch语句

while(表达式){
    break;//跳出while语句
};// 结束while语句
for(表达式){
    break;//跳出for语句
};// 结束for语句

break 注意点
- break 离开应用范围，存在是没有意义的

#include <stdio.h>
int main(){
    // if(1) {
    //   break; // 会报错，break只能用在循环或switch中
    // }
    return 0;
}

在多层循环中，一个 break 语句只向外跳一层

#include <stdio.h>
int main(){
    int outer_count = 0;
    while(outer_count < 3) {
        int inner_count = 0;
        while(inner_count < 2) {
            printf("内层循环\n");
            break;// 只跳出内层循环, 不会影响外层循环
        }
        printf("外层循环体\n");
        outer_count++;
    }
    return 0;
}

break 下面不可以有语句，因为执行不到

#include <stdio.h>
int main(){
    int count = 0;
    while(count < 2){
        break;
        printf("这行代码永远不会执行!\n");// 执行不到，因为break直接跳出循环
    }
    return 0;
}

continue

continue 语句只能用在循环语句中，不能用在选择语句中。
作用是结束本轮循环，进入下一轮循环

#include <stdio.h>
int main(){
    int i = 0;
    while (i < 10) {
        i++;
        if (i == 5) {
            // 当i等于5时，结束本轮循环，进入下一轮循环
            // 所以i等于5时，不会打印i = 5
            continue;
        }
        printf("i = %d\n", i);
    }
    return 0;
}

continue 注意点
- continue 离开应用范围，存在是没有意义的

#include <stdio.h>
int main(){
    // if(1) {
    //   continue; // 会报错，continue只能用在循环中
    // }
    return 0;
}

return

在函数中任意位置都可以使用 return 语句，结束当前函数，将结果返回给调用者

#include <stdio.h>
int main(){
    printf("程序开始\n");
    while (1) {
        while(1){
            printf("内层循环\n");
            // 立刻结束main函数，跳出所有循环
            return 0;
        }
        printf("这行代码永远不会执行\n");
    }
    printf("这行代码也永远不会执行\n");
}

goto

warning

goto 语句，仅能在本函数内实现跳转，不能实现跨函数跳转（短跳转）。

goto 会破坏结构化程序设计流程，它将使程序层次不清，且不易读，所以慎用。

#include <stdio.h>

// 示例1：跳出多层循环
int main(){
    int outer = 0;
    while (outer < 3) {
        int inner = 0;
        while(inner < 3){
            printf("外层: %d, 内层: %d\n", outer, inner);
            if(outer == 1 && inner == 1){
                // 转到标签的位置，跳出所有循环
                goto end_loops;
            }
            inner++;
        }
        outer++;
    }
    //标签（label）是C语言中的一个语法元素，主要用于配合 goto 语句实现程序流程的跳转。
    //标签就是一个标识符后面跟着冒号 :
end_loops:
    printf("跳过了所有循环\n");
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 示例2：使用goto实现循环
int main(){
    int num = 0;
    // loop:是定义的label
loop:
    if(num < 10){
        printf("num = %d\n", num);
        num++;
        // goto loop代表跳转到loop的位置
        goto loop;
    }
    return 0;
}

选择结构​

if 与 else​

switch case 与 default​

循环结构​

while​

do-while​

for​

跳转语句​

break​

continue​

return​

goto​

选择结构

if 与 else

switch case 与 default

循环结构

while

do-while

for

跳转语句

break

continue

return

goto