17. C Primer Plus 7.2.5、7.3以及7.4

目录

• 7.2.5、7.3及7.4
  • 7.2.5多层嵌套的if语句
    • 总结：用if语句进行选择
  • 7.3逻辑运算符
    • 7.3.1备选拼写：ISO646.h头文件
    • 7.3.2优先级
    • 7.3.3求值顺序
      • 总结：逻辑运算符与表达式
    • 7.3.4范围
  • 7.4一个统计单词的程序

7.2.5、7.3及7.4

7.2.5多层嵌套的if语句

前面介绍的if...else if...else序列是嵌套if的一种形式，从一系列选项中选 择一个执行。有时，选择一个特定选项后又引出其他选择，这种情况可以使 用另一种嵌套 if。例如：程序可以使用 if else选择男女，if else的每个分支里 又包含另一个if else来区分不同收入的群体。

我们把这种形式的嵌套if应用在下面的程序中：给定一个整数，显示所 有能整除它的约数。如果没有约数，则报告该数是一个素数。

在编写程序的代码之前要先规划好。首先，要总体设计一下程序。为方 便起见，程序应该使用一个循环让用户能连续输入待测试的数。这样，测试 一个新的数字时不必每次都要重新运行程序。

下列为我们为这种循环开发的一个模型（伪代码）：

提示用户输入数字

当scanf（）返回值为1

分析该数并报告结果

提示用户继续输入

在测试条件中使用scanf()，把读取数字和判断测试条件确定是 否结束循环合并在一起。

下一步，涉及如何找出约数，最直接的方法是：

该循环检查2～num之间的所有数字，测试它们是否能被num整除。但 是，这个方法有点浪费时间。

为了弄清其中的原理，我们分 析一下循环中得到的成对约数：2和72、2和48、4和36、6和24、8和18、9和 16、12和12、16和9、18和8，等等。在得到12和12这对约数后，又开始得到 已找到的相同约数（次序相反）。因此，不用循环到143，在达到12以后就 可以停止循环。

分析后发现，必须测试的数只要到num的平方根就可以了，不用到 num。对于9这样的数字，不会节约很多时间，但是对于10000这样的数，使 用哪一种方法求约数差别很大。不过，我们不用在程序中计算平方根，我们可以使用下列方法编写测试条件：

如果num是144，当div = 12时停止循环。如果num是145，当div = 13时停止循环。

注意：不使用平方根而用这样的测试条件，有两个原因。其一，整数乘法比求 平方根快。其二，我们还没有正式介绍平方根函数。

仍需解决的问题：1.如果待测试的数是一个完全平方数该怎么办？

2.如何知道一个数字是否为素数。

解决第一个问题的方法：可以使用嵌套if语句测试div是否等于num/div。如果是等于的话，程序只打印一个约数：

注意：从技术角度看，if else语句作为一条单独的语句，不必使用花括号。外 层if也是一条单独的语句，也不必使用花括号。但是，当语句太长时，使用花括号能提高代码的可读性，而且还可防止今后在if循环中添加其他语句时 忘记加花括号。**

解决第二个问题的方法：如果num是素数，程序流不会 进入if语句。要解决这个问题，可以在外层循环把一个变量设置为某个值 （如，1），然后在if语句中把该变量重新设置为0。循环完成后，检查该变 量是否是1，如果是，说明没有进入if语句，那么该数就是素数。这样的变量通常被称为标记（flag）。

一直以来，C都习惯用int作为标记的类型，其实新增的 _ Bool类型更合适。另外，如果在程序中包含了stdbool.h头文件，便可用bool代替_Bool类 型，用true和false分别代替1和0。

下列示例程序体现了以上程序分析的思路：

注意：该程序在for循环的测试表达式中使用了逗号运算符，这样每次输入新值时都可以把isPrime设置为true。

输出结果如下：

缺点：该程序会把1认为是素数，其实它不是。**逻辑运算符可以排除这种特殊情况。

总结：用if语句进行选择

关键字：if、else

一般注解：下面各形式中，statement可以是一条简单语句或复合语句。表达式为真 说明其值是非零值。

形式1：

if（expression）

statement

**如果expression为真，则执行statement部分。

形式2：**

if（expression）

statement1

else

statement2

如果expression为真，执行statement1部分；否则，执行statement2部分。

形式3：

if（expression）

statement1

else if（expression2）

statement2

else

statement3

如果expression1为真，执行statement1部分；如果expression2为真，执行 statement2部分；否则，执行statement3部分。

示例：

7.3逻辑运算符

if 语句和 while 语句通常使用关系表达式作为测试 条件。有时，把多个关系表达式组合起来会很有用。。例如，要编写一个程 序，计算输入的一行句子中除单引号和双引号以外其他字符的数量。这种情 况下可以使用逻辑运算符，并使用句点（.）标识句子的末尾。下列示例程序演示了逻辑运算符的用法：

输出结果如下：

程序首先读入一个字符，并检查它是否是一个句点，因为句点标志一个 句子的结束。接下来，if语句的测试条件中使用了逻辑与运算符&&。该 if 语句翻译成文字是“如果待测试的字符不是双引号，并且它也不是单引号， 那么charcount递增1”。

逻辑运算符两侧的条件必须都为真，整个表达式才为真。逻辑运算符的 优先级比关系运算符低，所以不必在子表达式两侧加圆括号

下图是C语言中所有的逻辑运算符：

假设exp1和exp2是两个简单的关系表达式（如car > rat或debt == 1000），那么：

当且仅当exp1和exp2都为真时，exp1 && exp2才为真；

如果exp1或exp2为真，则exp1 || exp2为真；

如果exp1为假，则!exp1为真；如果exp1为真，则!exp1为假。

例如下面具体的示例：

如果不熟悉逻辑运算符或者觉得很别扭，请记住：(练习&&时间)== 完 美。**

7.3.1备选拼写：ISO646.h头文件

C 是在美国用标准美式键盘开发的语言。但是在世界各地，并非所有的 键盘都有和美式键盘一样的符号。因此，C99标准新增了可代替逻辑运算符 的拼写，它们被定义在ios646.h头文件中。如果在程序中包含该头文件，便 可用and代替&&、or代替||、not代替!。

例如下面的代码：

下图列出了逻辑运算符对应的拼写，很容易记：

由于C语言一直坚持尽量保持较少的关键字，所以C语言并没有直接使用and、or和not。并且有些逻辑运算符的备选拼写我们还没见过。

7.3.2优先级

!运算符的优先级很高，比乘法运算符还高，与递增运算符的优先级相 同，只比圆括号的优先级低。&&运算符的优先级比||运算符高，但是两者的 优先级都比关系运算符低，比赋值运算符高。

因此，表达式a >b && b > c || b > d相当于((a > b) && (b > c)) || (b > d)。也就是说，b介于a和c之间，或者b大于d。

在该例中没必要使用圆括号，但是许多程序员更喜欢使用带圆括号的第2种写法。这样做即使不记得逻辑运算符的优先级，表达式的含义也很清楚。

7.3.3求值顺序

除了两个运算符共享一个运算对象的情况外，C 通常不保证先对复杂表 达式中哪部分求值。例如下面的代码：

可以先对表达式5+3求值，也可以先对表达式9+6取值。

C 把先计算哪部分的决定权留给编译器的设计者，以便针对特定系统优 化设计。但是，对于逻辑运算符是个例外，C保证逻辑表达式的求值顺序是从左往右。

&&和||运算符都是序列点，所以程序在从一个运算对象执行到下 一个运算对象之前，所有的副作用都会生效。

而且，C 保证一旦发现某个元 素让整个表达式无效，便立即停止求值。正是由于有这些规定，才能写出这 样结构的代码：

读取字符直至遇到第1 个空格或换行符。第1 个子表达 式把读取的值赋给c，后面的子表达式会用到c的值。如果没有求值循序的保 证，编译器可能在给c赋值之前先对后面的表达式求值。

另外还有一种可能如下：

如果number的值是0，那么第1个子表达式为假，且不再对关系表达式求 值。这样避免了把0作为除数。

许多语言都没有这种特性，知道number为0 后，仍继续检查后面的条件。

最后，考虑下列例子：

实际上，&&是一个序列点，这保证了在对&&右侧的表达式求值之前， 已经递增了x。

总结：逻辑运算符与表达式

逻辑运算符：逻辑运算符的运算对象通常是关系表达式。!运算符只需要一个运算对象，其他两个逻辑运算符都需要两个运算对象，左侧一个，右侧一个。

逻辑表达式：

当且仅当expression1和expression2都为真，expression1 && expression2才 为真。如果 expression1 或 expression2 为真，expression1 || expression2 为 真。如果expression为假，!expression则为真，反之亦然。

求值顺序：

逻辑表达式的求值顺序是从左往右。一旦发现有使整个表达式为假的因素，立即停止求值。

示例：

以及x != 0 && (20 / x) < 5 只有当x不等于0时，才会对第2个表达式求值。

7.3.4范围

&&运算符可用于测试范围。例如，要测试score是否在90 ~100的范围内，可以这样写：

千万不要模仿数学上的写法：

千万不能这样写！ ！！

这样写的问题是代码有语义错误，而不是语法错误，所以编译器不会捕 获这样的问题（虽然可能会给出警告）。由于<=运算符的求值顺序是从左 往右，所以编译器把测试表达式解释为：（90<=range）<=100

子表达式90 <= range的值要么是1（为真），要么是0（为假）。这两个 值都小于100，所以不管range的值是多少，整个表达式都恒为真。因此，在范围测试中要使用&&。

许多代码都用范围测试来确定一个字符是否是小写字母。例如，假设ch 是char类型的变量：

该方法仅对于像ASCII这样的字符编码有效，这些编码中相邻字母与相 邻数字一一对应。但是，对于像EBCDIC这样的代码就没用了。相应的可移植方法是，用ctype.h系列中的islower()函数:

无论使用哪种特定的字符编码，islower()函数都能正常运行（不过，一些早期的编译器没有ctype.h系列）。**

7.4一个统计单词的程序

我们可以编写一个统计单词数量的程序（即，该程序读取并报告 单词的数量）。该程序还可以计算字符数和行数。

首先，该程序要逐个字符读取输入，知道何时停止读取。然后，该程序 能识别并计算这些内容：字符、行数和单词。据此我们编写的伪代码如下：

读取一个字符

当有更多的输入时

递增字符计数

如果读完一行，递增行数计数

如果读完一个单词，递增单词计数

读取下一个字符

前面有一个输入循环的模型：

while（（ch=getchar（）)！ =STOP）

{

.....

}

这里，STOP表示能标识输入末尾的某个值。以前我们用过换行符和句 点标记输入的末尾，但是对于一个通用的统计单词程序，它们都不合适。我 们暂时选用一个文本中不常用的字符（如，|）作为输入的末尾标记。后面会有更好的方法以便程序既能处理文本文件，又能处理键盘输入。

现在，我们考虑循环体。因为该程序使用getchar()进行输入，所以每次 迭代都要通过递增计数器来计数。为了统计行数，程序要能检查换行字符。 如果输入的字符是一个换行符，该程序应该递增行数计数器。

注意：STOP字符位于一行中间的请况，我们可以作为特殊 行计数，即没有换行符的一行字符。可以通过记录之前读取的字符识别这种 情况，即如果读取时发现 STOP 字符的上一个字符不是换行符，那么这行就是特殊行。

最棘手的部分是识别单词。首先，必须定义什么是该程序识别的单词。 我们用一个相对简单的方法，把一个单词定义为一个不含空白（即，没有空 格、制表符或换行符）的字符序列。因此，“glymxck”和“r2d2”都算是一个单 词。程序读取的第 1 个非空白字符即是一个单词的开始，当读到空白字符时结束。

则判断非空白字符最直接的测试表达式是：

检测空白字符最直接的测试表达式是：

然而，使用ctype.h头文件中的函数isspace()更简单，如果该函数的参数 是空白字符，则返回真。所以，如果c是空白字符，isspace(c)为真；如果c不 是空白字符，!isspace(c)为真。

要查找一个单词里是否有某个字符，可以在程序读入单词的首字符时把 一个标记（名为 inword）设置为1。也可以在此时递增单词计数。然后，只 要inword为1（或true），后续的非空白字符都不记为单词的开始。下一个空 白字符，必须重置标记为0（或false），然后程序就准备好读取下一个单词。我们把上述分析写成伪代码即：

如果c不是空白字符，且inword为假

设置inword为真，并给单词计数

如果c是空白字符，且inword为真

设置inword为假，且不给单词计数

这种方法在读到每个单词的开头时把inword设置为1（真），在读到每 个单词的末尾时把inword设置为0（假）。只有在标记从0设置为1时，递增 单词计数。如果能使用_Bool类型，可以在程序中包含stdbool.h头文件，把 inword的类型设置为bool，其值用true和false表示。如果编译器不支持这种 用法，就把inword的类型设置为int，其值用1和0表示。

如果使用布尔类型的变量，通常习惯把变量自身作为测试条件。例如：

用if (inword)代替if (inword == true) 用if (!inword)代替if (inword == false)

可以这样做的原因是，如果 inword为true，则表达式 inword == true为 true；如果 inword为false，则表达式inword == true为false。所以，还不如直 接用inword作为测试条件。类似地，!inword的值与表达式inword == false的 值相同（非真即false，非假即true）。

下列程序演示了上述程序分析思路：

输出结果如下：

该程序使用逻辑运算符把伪代码翻译成C代码。例如，把下面的伪代码：

如果c不是空白字符，且inword为假

翻译成如下C语言代码：

if (!isspace(c) &&!inword)

注意：!inword 与 inword == false 等价。

上面的整个测试 条件比单独判断每个空白字符的可读性高：

上面的两种形式都表示“如果c不是空白字符，且如果c不在单词里”。如 果两个条件都满足，则一定是一个新单词的开头，所以要递增n_words。如 果位于单词中，满足第1个条件，但是inword为true，就不递增 n_word。当 读到下一个空白字符时，inword 被再次设置为 false。

问题：检查代码，查看一下 如果单词之间有多个空格时，程序是否能正常运行。

第8章讲解了如何解决修正这个问题，让该程序能统计文件中的单词量。