7.C 控制语句：分支和跳转

目录

• 一、if 语句
• 二、if else 语句
  • 2.1 另一个示例：介绍getchar( ) 和 putchar( )
  • 2.2 多重选择else if
  • 2.3 else 与 if 配对
• 三、逻辑运算符
  • 3.1 备选拼写：iso646.h头文件
  • 3.2 优先级
  • 3.3 求值顺序
  • 3.4 范围
• 四、一个统计单词的程序
• 五、条件运算符：?:
• 六、循环辅助：continue和break
  • 6.1 continue 语句
  • 6.2 break 语句
• 七、 多重选择：switch和break
  • 7.1 switch语句
  • 7.2 switch和if else

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一、if 语句

• if 语句被称为分支语句或选择语句。因为它相当于一个交叉点，程序要在两条分支中选择一条执行。

• if语句的通用形式如下：

  ​ if ( expression )

  ​ statement

  如果对expression求值为真（非0），则执行statement；否则，跳过statement。与 while 循环一样，statement 可以是一条简单的语句也可以是复合语句

• if 语句的结构和while 语句很相似，它们的主要区别是：如果满足条件可执行的话，if语句只能测试和执行一次，而while语句可以测试和执行多次。

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二、if else 语句

• 简单形式的if语句可以让程序选择执行一条语句，或者跳过这条语句。C还提供了if else形式，可以在两条语句之间作选择。

• if else语句的通用形式是：

  ​ if ( expression )

  ​ statement1

  ​ else

  ​ statement2

  如果 expression 为真（非0），则执行 statement1；如果 expression 为假或0，则执行 else 后面的statement2。statement1 和 statement2 可以是一条简单语句或复合语句。

• 如果要在 if 和 else 之间执行多条语句，必须用花括号把这些语句括起来为一个块。

• if 语句用于选择是否执行一个行为，而 if else 语句用于在两个行为之间选择。

2.1 另一个示例：介绍getchar( ) 和 putchar( )

• getchar( ) 和 putchar( )：输入/输出函数。

• getchar( ) 函数不带任何参数，它从输入队列中返回下一个字符。例如，下面的语句读取下一个字符输入，并把该字符的值赋给变量ch：

  ch = getchar( ); 与 scanf("%c", &ch); 效果相同

• putchar()函数打印它的参数。例如，下面的语句把之前赋给ch的值作为字符打印出来：

  putchar(ch); 与 printf("%c", ch); 效果相同。

• 由于这些函数只处理字符，所以它们比更通用的scanf()和printf()函数更快、更简洁。

• getchar( ) 和 putchar( ) 不需要转换说明，因为它们只处理字符。这两个函数通常定义在 stdio.h 头文件中（而且，它们通常是预处理宏，而不是真正的函数）。

2.2 多重选择else if

• 在程序中也可以用 else if 扩展 if else 结构模拟这种情况。

• 可以把多个else if语句连成一串使用，如下所示：

if (score < 1000)             // else if 语句的通用形式(缩进后)
    bonus = 0;                //    if (expression1)
else                          //       statement1
    if (score < 1500)         //    else if (expression2)
    bonus = 1;                //       satement2
else                          //    else if (expression3)
    if (score < 2500)         //       statement3
    bonus = 2;                //    else
else                          //       statement4
    bonus = 6; 
/*该程序由一个if else语句组成，else部分包含另一个if else语句，
  该if else语句的else部分又包含另一个if else语句。
  第2个if else语句嵌套 在第1个if else语句中，第3个if else语句嵌套在第2个if else语句中。

2.3 else 与 if 配对

• 当有多个 if 时，如果没有花括号，else 与离它最近的 if 匹配，除非最近的 if 被花括号括起来。

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三、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。

• 逻辑运算符：
  

• 假设exp1和exp2是两个简单的关系表达式，那么：

  • 当且仅当exp1和exp2都为真时，exp1 && exp2才为真（都为真才真）；
  • 如果exp1或exp2为真，则exp1 || exp2为真（存在真即真）；
  • 如果exp1为假，则!exp1为真；如果exp1为真，则!exp1为假（相反）。

3.1 备选拼写：iso646.h头文件

• 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 ! 。

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。
• 举例：表达式a >b && b > c || b > d 相当于 ((a > b) && (b > c)) || (b > d)

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。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。

  例如，apples = (5 + 3) * (9 + 6)，可能先对表达式5 + 3求值，也可能先对表达式9 + 6求值。

• 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。

• 如，while ((c = getchar()) != ' ' && c != '\n') 440
  如上代码所示，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。

3.4 范围

• && 运算符可用于测试范围。

  如，if (range >= 90 && range <= 100)

  不能模仿数学写法写成，if (90 <= range <= 100)，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，且编译器会把测试表达式解释为：(90 <= range) <= 100

• 许多代码都用范围测试来确定一个字符是否是小写字母。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。

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四、一个统计单词的程序

• 现在，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。

• 据此我们编写的伪代码如下：

  读取一个字符

  当有更多输入时

  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)

  {

  ...

  }

// wordcnt.c -- 统计字符数、单词数、行数
#include <stdio.h> 
#include <ctype.h> // 为isspace()函数提供原型 
#include <stdbool.h> // 为bool、true、false提供定义 
#define STOP '|' //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。
int main(void) 
{
	char c; // 读入字符 
	char prev; // 读入的前一个字符 
	long n_chars = 0L;// 字符数 
	int n_lines = 0; // 行数 
	int n_words = 0; // 单词数 
	int p_lines = 0; // 不完整的行数 
	bool inword = false; // 如果c在单词中，inword 等于 true 

	printf("Enter text to be analyzed (| to terminate):\n"); 
	prev = '\n'; // 用于识别完整的行 

	while ((c = getchar()) != STOP) //考虑循环体,用getchar()进行输入
	{
		n_chars++; // 统计字符 
		if (c == '\n') 
            n_lines++; // 统计行 
		if (!isspace(c) && !inword);
        {
			inword = true;// 开始一个新的单词 
			n_words++; // 统计单词 
        }
		if (isspace(c) && inword) 
            inword = false; // 打到单词的末尾 
		prev = c; // 保存字符的值 
	}

	if (prev != '\n') 
		p_lines = 1; 

	printf("characters = %ld, words = %d, lines = %d, ", n_chars, n_words, n_lines); 
	printf("partial lines = %d\n", p_lines); 

	return 0; 
}

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五、条件运算符：?:

• C 提供条件表达式作为表达 if else 语句的一种 便捷方式，该表达式使用 ?: 条件运算符。

• 条件运算符是 C 语言中唯一的三元运算符（带 3 个运算对象）。

• 条件表达式的通用形式如下：

  expression1 ? expression2 : expression3

  如果 expression1 为真，那么整个条件表达式的值与 expression2 的值相同；

  如果 expression1 为假，那么整个条件表达式的值与 expression3 的值相同。

• 举例：x = (y < 0) ? -y : y;

  该语句的意思是“如果y小于0，那么x = -y;否则，x = y”。

  用if else可以这样表达：

  if (y < 0) x = -y;
  else x = y;

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六、循环辅助：continue和break

continue 和 break 语句可以根据循环体中的测试结果来忽略一部分循环内容，甚至结束循环。

6.1 continue 语句

• 3种循环都可以使用continue语句。执行到该语句时，会跳过本次迭代的剩余部分，并开始下一轮迭代。如果continue语句在嵌套循环内，则只会影响包含该语句的内层循环。

• 有两种方法可以避免使用continue，一是省略continue，把剩余部分放在一个else块中。

• continue 的好处是减少主语句组中的一级缩进。在语句很长或嵌套较多时，提高了代码的可读性。

• continue还可用作占位符。如，while (getchar() != '\n') ; 等同 while (getchar() != '\n') continue;

  while (scanf("%f", &score) == 1) 
  {
  	if (score < MIN || score > MAX)  
  	{
  		printf("%0.1f is an invalid value.Try again: ", score); 
  		continue; // 跳转至while循环的测试条件 
  	}
  	printf("Accepting %0.1f:\n", score); 
  	min = (score < min) ? score : min; 
  	max = (score > max) ? score : max; 
  	total += score; 
  	n++; 
  	printf("Enter next score (q to quit): "); 
  }
  

6.2 break 语句

• 程序执行到循环中的break语句时，会终止包含它的循环，并继续执行下一阶段。

• 把程序中的continue替换成break，不是跳至执行下一轮循环，而是导致退出当前循环。
  

• 在for循环中的break和continue的情况不同，执行完break语句后会直接执 行循环后面的第1条语句，连更新部分也跳过。嵌套循环内层的break只会让程序跳出包含它的当前循环，要跳出外层循环还需要一个break：

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七、 多重选择：switch和break

// animals.c -- 使用switch语句 
#include <stdio.h> 
int main(void) 
{
	char ch; 
	printf("Give me a char. "); 
	while ((ch = getchar()) != '#') 
	{
		if ('\n' == ch) 
			continue; 
		if (islower(ch)) /* 只接受小写字母*/ 
			switch (ch) 
			{
			case 'a': 
				printf("argali, a wild sheep of Asia\n"); 
			    break; 
			case 'b': 		
				printf("babirusa, a wild pig of Malay\n"); 
			    break; 
			case 'c': 
				printf("coati, racoonlike mammal\n"); 
			    break; 
			default: 
				printf("That's a stumper!\n");
			} /* switch结束 */ 
		else 
			printf("Please type another char or a #.\n"); 
	} /* while循环结束 */ 
	printf("Bye!\n"); 
	return 0;
}
//此程序，表达式是刚输入给ch的值。然后程序扫描标签（这里指，case 'a':等）列表，直到发现一个匹配的值为止。然后程序跳转至那一行。没有匹配的标签时，如果有default :标签行，就跳转至该行；否则，程序继续执行在switch后面的语句。

7.1 switch语句

• 有时程序需要在多个选项中进行选择。可以用 if else if...else 来完成。但大多数情况用 switch 语句更方便。

• switch语句是对紧跟在关键字 switch 后圆括号中的表达式求值。

• 程序根据 expression 的值跳转至相应的 case 标签处。然后，执行剩下的所有语句，除非执行到break语句进行重定向。如果没有case标签与expression的值匹配，控制则转至标有default的语句（如果有的话）；否则，将转至执行紧跟在switch语句后面的语句。

• 如果只希望处理某个带标签的语句，就必须在 switch 语句中使用 break 语句。

• switch的构造：

  switch 在圆括号中的测试表达式的值应该是一个整数值（包括 char 类型）。

  case 标签必须是整数类型（包括char类型）的常量或整型常量表达式 （即，表达式中只包含整型常量）。不能用变量作为 case 标签。

  C 语言的 case 一般都指定一个值，不能使用一个范围。

  switch (expression)
  {
      case label1: 
          statement1  
          break;// 使用 break 跳出 switch
      case label2: 
          statement2  
          break; 
      default: 
          statement3
  }
  

• break 让程序离开 switch 语句，跳至 switch 语句后面的下一条语句。如果没有break语句，就会从匹配标签开始执行到switch末尾。

• break 语句可用于循环和 switch 语句中，但是 continue 只能用于循环中。如果switch语句在一个循环中，continue 便可作为 switch 语句的一部分。这种情况下，就像在其他循环中一样，continue 让程序 跳出循环的剩余部分，包括 switch 语句的其他部分。
  

• 可以在 switch 语句中使用多重 case 标签。如，case 'a': case 'A': a_ct++;

7.2 switch和if else

• 如果是根据浮点类型的变量或表达式来选择，就无法使用 switch；

  如果根据变量在某范围内决定程序流的去向，使用 switch 就很麻烦，这种情况用 if 就很方便。