C语言学习笔记之结构篇

        C语言是一门结构化程序设计语言。在C语言看来，现实生活中的任何事情都可看作是三大结构或者三大结构的组合的抽象，即顺序，分支（选择），循环。

        所谓顺序就是一条路走到黑；生活中在很多事情上我们都需要做出选择，不同的选择会带来不同的结果，这就是分支；有一些事情往往需要在一定条件内重复去做，这就是循环。

        C语言为了支持分支和循环的实现，引入了分支语句和循环语句。

目录

分支语句

if 语句

使用细节

switch 语句

使用细节

循环语句

while 语句

使用细节

do...while() 语句

for 语句

使用细节

转向语句 

break 语句

continue 语句 

return 语句

goto 语句 

使用细节

分支语句

        C语言中的分支语句有两种，分别是 if 语句和 switch 语句。两种语句分别适用于不同的情景，if语句的使用场景更加普遍。

if 语句

if语句支持单分支，双分支，多分支的实现。单分支语法规则如下：

if (表达式) //表达式结果为真，则执行对应的语句段，否则不执行。
{
	//语句段
}
//...

双分支语法规则如下：

if (表达式) //表达式结果为真，则执行语句段1，否则执行语句段2。
{
	//语句段1
}
else
{
	//语句段2
}

多分支语法规则如下：

if (表达式1)        //如果表达式1结果为真，则执行语句段1，后面的分支不再执行，
{			       //如果表达式1结果为假，则判断表达式2，为真则执行语句段2，后面的分支不再执行				
	//语句段1      //如果表达式2结果为假，则判断表达式3，为真则执行语句段3，后面的分支不再执行
}				  // ...
else if(表达式2)  //依此类推，如果所有的表达式结果都为假，则执行else语句的语句段，分支结束。
{
	//语句段2
}
else if (表达式3)
{
	//语句段3
}
//...
else
{
	//语句段4
}

使用细节

1.在C语言中，表达式结果为 0 则为假，非 0 则为真。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	printf("请输入num的值:> ");
	scanf("%d", &num);
	if (num)
	{
		printf("真\n");
	}
	else
	{
		printf("假\n");
	}
	return 0;
}

2. if 语句默认生效于一条语句，若想让它作用于多条语句，需要加上大括号{}。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	printf("请输入num的值:> ");
	scanf("%d", &num);
	if (num != 0)
		printf("xixi\n");
		printf("haha\n");
	return 0;
}

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	printf("请输入num的值:> ");
	scanf("%d", &num);
	if (num != 0)
	{
		printf("xixi\n");
		printf("haha\n");
	}
	return 0;
}

3.在同一作用域内，else子句会与离它最近的 if语句匹配。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	printf("请输入num1和num2的值:> ");
	scanf("%d %d", &num1, &num2);
	if (num1 != 0)
		if (num2 != 0)
			printf("xixi\n");
	else
		printf("haha\n");
	return 0;
}

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	printf("请输入num1和num2的值:> ");
	scanf("%d %d", &num1, &num2);
	if (num1 != 0)
	{							//用 {} 将它们分隔在不同的域
		if (num2 != 0)
			printf("xixi\n");
	}
	else
		printf("haha\n");
	return 0;
}

4. if语句可以嵌套使用。

5.多分支 if 语句只会执行最先满足条件的一条分支。多个 if 语句时，每个 if 语句都会判断， 为真则执行。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 0;
	printf("请输入年龄:>");
	scanf("%d", &age);
	if (age >= 90)
	{
		printf("老寿星\n");
	}
	else if (age >= 60)
	{
		printf("老年\n");
	}
	else if(age >= 30)
	{
		printf("中年\n");
	}
	else if (age >= 18)
	{
		printf("青年\n");
	}
	else
	{
		printf("未成年\n");
	}
	return 0;
}

#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 0;
	printf("请输入年龄:> ");
	scanf("%d", &age);
	if (age >= 90)
	{
		printf("老寿星\n");
	}
	if (age >= 60)
	{
		printf("老年\n");
	}
	if(age >= 30)
	{
		printf("中年\n");
	}
	if (age >= 18)
	{
		printf("青年\n");
	}
	else
	{
		printf("未成年\n");
	}
	return 0;
}

switch 语句

switch 语句语法规则如下：

switch (整型表达式) //当switch语句表达式的结果等于某个case子句的整型常量表达式时，便从此case子
{                  //句开始执行
case 整形常量表达式:
	语句;             //在switch语句中没有办法直接实现分支，只能实现从哪个入口进，需要借助
	break;            //break来实现多分支，break作用是结束此分支语句
case 整形常量表达式:
	语句;
	break;
case 整形常量表达式:
	语句;
	break;
//...
default:            //default子句若不需要可以省略不写
	语句;
}

语法特性：

1.当switch语句表达式的结果等于某个case子句的整型常量表达式时，便从此case子句开始  执行。

2.每个case子句都是一个入口，case子句后必须跟一个整型常量表达式。

3.在switch语句中没有办法直接实现分支，只能实现从哪个入口进，需要借助break来实现多分支，break的作用是结束此分支语句。

4.当所有的case子句都不满足进入条件时，就会执行default子句。

5.default子句如果不需要可以省略不写。

6.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。

示例如下： 

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	printf("今天是星期几:> ");
	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("星期日\n");
		break;
    default:
		printf("输入不合法\n");
		break;
	}
	return 0;
}

使用细节

1.在符合需求逻辑时可以利用switch语句中无法直接实现分支的特性来编程。

#include <stdio.h>
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;
}

2.switch语句可以嵌套使用。

#include <stdio.h>
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");
		int num = 0;
		scanf("%d", &num);
		switch (num)
		{
		case 1:
			printf("打篮球\n");
			break;
		case 2:
			printf("打乒乓球\n");
			break;
		default:
			printf("复习\n");
			break;
		}
		break;
	}
	return 0;
}

循环语句

        C语言的循环语句有三种。分别是 while 循环语句，do....while() 循环语句，for 循环语句，其中while语句和for语句的使用场景更加普遍。

while 语句

while语句语法规则如下：

while (表达式) //表达式为真则执行循环语句段，直到表达式为假，终止循环。
{
	//循环语句段
}

示例如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 0;

	while (num < 10)
	{
		printf("%d ", num);
		++num;
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

使用细节

1. while循环语句只要表达式结果为真，就会执行循环语句段，因此在while语句内一定要有调整循环变量的语句，使得表达式结果不会永远为真，以防止程序陷入死循环。

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

do...while() 语句

do...while() 语句与 while 语句很类似，区别就是do...while() 语句不管表达式结果是否为真都会先执行一遍循环语句段，即循环至少执行一次。语法规则如下：

do
{
	//循环语句段；

} while (表达式);

示例如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 0;

	do
	{
		printf("%d ", num);
		++num;
	} while (num < 10);

	printf("\n");
	return 0;
}

使用细节同while语句。

for 语句

for语句的使用场景最为普遍，语法规则如下：

for (表达式1(初始化);表达式2(条件判断);表达式3(调整部分))
{
	//循环语句段;
}

表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。

表达式2为条件判断部分，用于判断循环是否终止。

表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

表达式用  ;  分隔。

表达式1即初始化只会执行一次，表达式3即调整部分在循环语句段执行完后才会执行。

示例如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num;

	for (num = 0; num < 10; num++)
	{
		printf("%d ", num);
	}

	printf("\n");
	return 0;
}

使用细节

1.非必要情况下，不要在for语句循环体内修改循环控制变量，以防止循环失去控制。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num;

	for (num = 0; num < 10; num++)
	{
        //陷入死循环
		num = 1;
		printf("%d ", num);
	}

	printf("\n");
	return 0;
}

2.循环语句可以嵌套使用。

3.for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分都是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问题。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;

	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		//不省略初始化
		for (j = 0; j < 10; j++)
		{
			printf("%d ", j);
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;

	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		//省略初始化
		for (; j < 10; j++)
		{
			printf("%d ", j);
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

4.循环控制变量可以有多个。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int x, y;
	for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++)
	{
		printf("hehe\n");
	}

	return 0;
}

转向语句 

        为了使C语言更加的灵活，祖师爷引入了转向语句。像break语句，continue语句，return语句，goto语句都是转向语句。

break 语句

        break 语句用于分支语句和循环语句中，在分支语句中常与 switch语句搭配使用，在循环语句中的作用是强制永久终止本层循环（只能终止一层循环）。

#include <stdio.h>

int main()
{
	//while循环语句
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		if (i == 5)
		{
			break;
		}
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	printf("\n");

	//do...while()循环语句
	int j = 0;
	do
	{
		if (j == 5)
		{
			break;
		}
		printf("%d ", j);
		j++;
	} while (j < 10);
	printf("\n");

	//for循环语句
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		if (i == 5)
		{
			break;
		}
		printf("%d ", i);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

continue 语句 

        continue 语句用于循环语句，其作用是跳过本次循环，即跳过continue语句后面的代码，直接回到条件判断部分。

        由于while循环语句和do...while()语句的循环调整部分语句也在循环体内，因此在这两个语句中使用continue语句时要格外注意，防止跳过循环调整部分的语句，否则程序会陷入死循环。for循环语句的调整部分不在循环体内，因此不用担心这个问题。

#include <stdio.h>

int main()
{
	//while循环语句
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		//死循环
		if (i == 5)
		{
			printf("%d ", i);
			continue;
		}
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

#include <stdio.h>

int main()
{
	//while循环语句
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		if (i == 5)
		{
			//printf("%d ", i);
			i++;
			continue;
		}
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	//for循环语句
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		if (i == 5)
		{
			continue;
		}
		printf("%d ", i);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

return 语句

return 语句用来结束函数。main函数中return 0；表示程序正常结束（规定）。

goto 语句 

goto语句作用是跳转到你想要去的任何地方。语法规则如下：

标号:

	//...

goto 标号;

示例如下：

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

使用细节

        在上文中我们讲到C语言是一门结构化的程序设计语言，由于goto语句用起来百无禁忌，不仅与C语言的结构化理念背道而驰，而且goto语句的滥用可能会引发各种各样的bug，从理论上来说goto语句也是没有必要的，实践中即使没有goto语句也可以很容易的写出代码。当然，在某些场景下goto语句还是有优势的，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。比如：一次性跳出多层循环。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	//for循环语句
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("xixi ");
		for (j = 0; j < 10; j++)
		{
			if (j == 2)
			{
				goto begin;
			}
			printf("haha ");
		}
		printf("\n");
	}
begin:
	printf("\n");

	return 0;
}

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