7.1 if 语句

if 语句被称为分支语句(branching statement)或者选择语句(selection statement)，相当于一个交叉点，程序需要在两条分支中选择一条，通用形式是：

1
2

if (expression)
    statement

如果对 expression 求值为真，则执行 statement，否则跳过 statement。statement 可以是简单语句或复合语句。与 while 相比，if 的 statement 只会执行一次。即使 if 由复合语句组成，仍然被视为一条语句

7.2 if else 语句

通用形式：

1
2
3
4

if (expression)
    statement1
else
    statement2

如果 expression 为真，则 statement1，否则 statement2.

如果 statement1 或者 statement2 由很多条语句组成，那么必须要用花括号括起来，即复合语句（不同于 matlab，因为 C 语言没有 end）

1
2
3
4
5

if (x >0)
    printf("Incrementing x:\n");
    x++;            //这里是不和语法的
else
    printf("x<=0\n");

if 语句流程

7.2.1 getchar( ) 和 putchar( )

getchar() 函数没有参数，用于读取输入队列中的下一个字符

1
2

ch = getchar();
scanf("%C", &c);

上面的两个语句是等价的

putchar( ) 函数是打印它的参数

1
2

putchar(ch);
printf("%c", ch);

上面的两个语句也是等价的

这两个函数只处理字符，所以相比而言更块更简洁，不需要转换说明，而且是被定义在 stdio.h 中

7.2.2 ctype.h 系列的字符函数

前面的7.2代码中不仅会将字母加一，也会处理非字母，所以就用到 ctype.h 了

ctype.h 中有很多函数，大多数是用来判断参数是否是某一类型，称之为字符测试函数

字符测试函数

还有一些称之为字符映射函数 字符映射函数

字符映射函数并不会改变其本身值（不像 x++ 这种）

1
2

tolower(ch);
ch = tolower(ch);//前者不改变ch

7.2.3 多重选择 else if

1
2
3
4
5
6

if (expression1)
    statement1
else if (expression2)
    statement2
else 
    statement3

本质上与下式等价

1
2
3
4
5
6
7

if (expression1)
    statement1
else
    if (expression2)        // 整个 if else 被视为一条语句，不用花括号
        statement2
    else
        statement3

也就是相当于嵌套的分支语句可以简写成 else if 形式，两者完全等价

在7.4.electric.c中预处理器中定义了一个计算表达式，预处理器不进行计算，会在用到对应变量时原状替换，但是编译器会在替换之后进行计算

理论上可以无限嵌套，只要编译器支持，自从 C99 标准，编译器至少应该支持 127 层嵌套

7.2.4 else 和 if 配对

由于 C 语言中没有 end 所以else和哪个 if 配对是一个问题

C 语言标准是， else 与最近的 if 配对，除非其被花括号括起来，比如：

1
2
3
4
5
6

if
{
    if

}
else

注意：C语言的编译器是忽略缩进的，但是缩进容易影响读者的判断，应当尽量符合标准

7.2.5 多层嵌套的 if 语句

从头写一个程序，给定一个整数，给出它的所有约数，没有则报告为素数，使用嵌套的 if 语句

伪代码：

1
2
3
4

提示用户输入整数
如果输入整数（scanf）
    分析该数
    提示继续输入数字

用户输入整数的过程以及确定是否是整数的过程可以放在一起通过while循环进行while(scanf("%d" ,&num))

求整数的约数，最容易想到的方式是

1
2
3

for (div = 2; div < num; div++)
    if(num % div == 0)
        printf("%d ", div);

继续思考一下，整数的约数时成对存在的，也就是说 div 的范围可以到 num 的平方根就结束（实际不用平方根，而用平方，因为整数运算速度快）

1
2
3

for (div = 2; div*div <= num; div++)
    if(num % div ==0)
        printf("%d %d ", div, num / div);

还有一个问题，如果输入的整数是一个完全平方数，平方根会输出两次，所以嵌套一个 if 语句用来判断

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10

for (div = 2; div*div <= num; div++)
{
    if(num % div ==0)
    {                               //花括号为了易读性，也防止忘加其他花括号
        if(num / div != div)        //这里用 div *div = num  怎么样，是不是更好
            printf("%d %d ", div, num / div);
        else
            printf("%d ", div);
    }
}

还有一个问题，要求中还有一条是当函数是素数时，需要向用户返回结果，但是上面的代码不能做到这种功能

很明显，这可以通过查看进入 if 分支的次数（素数不会进入 if 分支）

可以通过定义一个 int(_Bool)类型的值，在循环开始时，给它一个值 （1），在 if 分支中赋值为 0，这样如果为素数，该值便始终为 1，非素数该值会变为 0.

有 stdbool.h 头文件可以使用 bool 代替 _Bool

相同的逻辑，自己写了一个列出所有素数的程序

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49

/*输出小于一个值的所有素数*/
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdbool.h>
int main(void)
{
    int end;
    int j = 0;
    bool isPrime;
    int array[100000];         //定义一个数组，用来存储素数

    printf("Enter the upper(q to quit):");
    while (scanf("%d", &end))
    {
        array[0] = 2;           //第一个素数是 2
        if (end <= 4)
            printf("自己想办法，输入大于4的数");
        else
        {
            for (int order = 3; order <= end; order++)      // 数字从 3 开始，增加到指定的
            {
                isPrime = true;         //每个量初始化

                for(int i = 0; i <= j; i++)     
                {
                    if (order % array[i] == 0)
                    {
                        isPrime = false;
                    }
                }

                if (isPrime == true)
                {
                    j++;                    //素数加一
                    array[j] = order;
                }
            }
            for(int k = 0; k <= j; k++)
            {
                printf("%d ", array[k]);        //依次打印素数
                if ((k+1) % 10 == 0)
                {
                    printf("\n");               //每十个数字换行
                }
            }
            printf("\nEnter the upper(q to quit):");       //换行
        }
    }
}

7.3 逻辑运算符

逻辑运算符 含义 举例 iso646.h
&& 与 5>2 && 5>3 and
|| 或 5>2 || 4>7 or
！ 非 !(4>7) not

!的含义可以认为是 !(true) = false !(false) = true 这种的

在一些键盘的布局中，没有 & 这种的符号，所以 C 语言给了一个替代的方案，在 iso646.h 中，将 && 别名为 and，|| 别名为 or，！别名为 not。

7.3.2 优先级

! 的优先级与递增运算符号相同，仅低于圆括号。&& 优先级高于 || 但是两者都比关系运算符 > < 低，但是高于赋值运算符

比如 a > b && b > c || b > d 等价于 ((a > b) && (b > c)) || (b > d) 当然，在实际运用中，更常用的是带有括号的一种，可以更明显的表现优先级

7.3.3 求值顺序

对于复杂的表达式 anser = (3 + 4) * (6 + 7)，C语言没有规定先计算前面的加法还是后面的加法，将选择权交给了编译器设置者。但是逻辑运算符并不是这样，逻辑运算符的表达式求值顺序是从左到右。同时 &&和|| 都是序列点，也就是在进行右侧表达式判断之前，左侧表达式的副作用也已经生效了

这是为了确保 (c = getchar()) != ' ' && c != '\n' 这种的输入能够成立。同时也会有 while( x++ <10 && x + y < 20) 后一个表达式中的 x 是递增过的

对于 && 由于测试是从左到右的，因此 C 语言规定了，如果左侧的表达式是 false 就不会去计算右侧的表达式了，也就是说 x++ > 10 && y++ > 20 这种，如果前面表达式不成立，后面 y 不会递增

7.3.4 范围

&& 运算符可用于测试范围，比如 range >= 90 && range <= 100 不能写成 90 <= range <= 100 这种，因为这等价于 (90 <= range) <= 100 也就相当于 0 <= 100 或者 1 <= 100，同时这并不是语法错误，所以编译器可能不提示

对于测试一个字符是不是小写字母，理论上可以用 ch >= 'a' && ch <= 'z'，但是这种计算只用于 ASCII 字符编码，对于其他编码不一定合适。所以最佳的方法是使用 ctype.h 中的 islower 函数

7.4 设计一个统计单词数的函数

需求：统计单词的数量（读取并报告单词的数量），同时计算字母数和行数

问题（思路）：

  1. 结束的标志

    因为需要将换行符用于处理有几行，所以不能直接用换行符标志输入的结束，所以可以使用不常用的 | 标志输入结束，并将其定义为明示常量 STOP

  2. 识别单词

    单词定义为一个不含空白的（空格、制表符、换行符）字符序列，从非空白开始，到空白结束

    使用 c != ' ' && c != '\n' && c != '\t' 来判断单词是否结束，其实也能用 ctype.h 中的 isspace 函数更简单

  3. 避免重复计数单词

    可以使用一个 bool 类型的量用来标记单词，比如 inword 当读取到第一个非字符单词时，让单词数加一，并将 inword = 1。如果 inword == 0，读取到非空白时单词数加一，如果 inword == 1，则不加一

  4. 布尔变量的使用

    当使用 bool 类型的变量时，在判断时，可以用 if(inword) 或者 if(!inword) 代替 if (inword == 1)，其中前者更常用

7.5 条件运算符(?:)

条件表达式 (conditional expression) 使用条件运算符 ? :

该运算符需要 3 个运算对象，通过? :分割开，称为三元运算符

通用陈述

1

expression1 ? expression2 : expression3

意为，如果 expression1 为 true，则该表达式等价于 expression2，否则该表达式等价于 expression3

条件运算符的优先级高于赋值运算符

举例

1

max = (a > b) ? a : b

就是将 a、b 中的更大值赋值给 max

这种和 if else 是等价的，但是会更简洁更紧凑

7.6 循环辅助：continue 和 break

continue 和 break 语句可以根据测试结果，忽略一部分循环，甚至直接结束循环

7.6.1 continue 语句

三种循环都可以使用 continue 语句，执行该语句会跳过本次循环剩余部分，开始下一次循环测试，仅跳过循环体。当存在嵌套循环时，仅跳过一层循环

在 7.9.skippart.c 中的求一系列数据的最大最小值时，其赋予最大值用来比较的初始是 下限，用来比较的最小值是 上限。这是很好的处理技巧

continue 存在的原因是为了不要让 if 或者 else 下面的 statement 太长，长段的缩进在语句较长和嵌套较多时，会影响可读性

continue也可以用于占位，比如一个循环读取输入，但是什么都不做，仅当换行时退出循环。这种的 while 循环如果使用空语句会难以发现，所以用 continue； 就比较方便

注意：如果使用continue没有简化代码就不要用

注意：在 for 循环中，continue之后会执行第三条语句然后判断表达式。而相等价的 while 语句，会把递增语句放到循环体中被跳过

注意：while (getchar() != '\n') continue; 这种代码可以让队列中非换行符全部被消耗，相当于空语句

7.6.2 break 语句

break 与 continue 的区别在于，continue 是跳过本次循环，break 是结束整个循环。比如在 7.9.skippart.c 中，如果把 continue 替换成 break 会当输入大于 100 的值时，相当于输入了 q

break和continue

break 还能用于其他情况退出的循环，比如计算面积时，输入值为非数字

注意：如果使用break会更复杂就不要用，尽量将判断条件集中在判断式上

在 if 循环中，由于 break 是直接结束循环，也不会再次执行第三个语句（一般是递增语句）。对于嵌套循环，如果想要退出两个循环，一般需要两次判断之后分别 break（连着两个 break 后面的会被跳过）

break 还能用于 switch 中，continue 不能用于

7.7 多重选择：switch 和 break

if else 很容易编写二选一的程序，但是很多程序不只是二选一，这个时候，switch 语句会更方便，而非多层 if else if else if，这样很乱

用法举例：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48

/* animals.c -- uses a switch statement */
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main(void)
{
    char ch;
    
    printf("Give me a letter of the alphabet, and I will give ");
    printf("an animal name\nbeginning with that letter.\n");
    printf("Please type in a letter; type # to end my act.\n");
    while ((ch = getchar()) != '#')
    {
        if('\n' == ch)          //反这些防止少些一个等于号
            continue;
        if (islower(ch))     /* lowercase only          */
            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;
            case 'd' :
                printf("desman, aquatic, molelike critter\n");
                break;
            case 'e' :
                printf("echidna, the spiny anteater\n");
                break;
            case 'f' :
                printf("fisher, brownish marten\n");
                break;
            default :
                printf("That's a stumper!\n");
        }                /* end of switch           */
        else
            printf("I recognize only lowercase letters.\n");
        while (getchar() != '\n')
            continue;      /* skip rest of input line */
        printf("Please type another letter or a #.\n");
    }                        /* while loop end          */
    printf("Bye!\n");
    
    return 0;
}

7.7.1 switch 语句

switch 语句对 switch 后面的圆括号中的表达式求值。然后程序会扫描标签（case 'a' :、case 'b' :）这种都称之为标签。switch 查找的标签是跟在 switch 后面的花括号中的标签，且对应的是 case 后面的值与 switch 圆括号中的表达式的值相同时

switch的本质（通用用法）：

1
2
3
4
5
6
7

switch( 整形表达式 )
{
    case 常量1: 语句
    case 常量2：语句

    default ： 语句
}

其中的 case 常量加冒号(:)以及 default： 称之为标签。

switch 语句的实际运用就是对括号中的表达式求值（一般就是整数），然后跳转到对应的标签处。如果没有符合的标签，就跳转到 default，这些都是可选的。没有default会直接跳过

一般来说，在对应标签的语句下面都有 break 语句，用来跳出下面对应其他标签对应的语句

有没有break的区别

switch中有break和没有break的程序流

其实如果 switch 语句在循环中，continue 也会跳过其他部分，进入下一次循环，达到类似 continue 的作用

  • C语言的 case 一般只能指定一个值，不能指定范围。

  • switch 在圆括号中的表达式的值应该是一个整数值（含 char）。case 标签必须是整数类型的常量或是常量表达式（表达式中只含有整型常量，不含有变量），不能使用变量（即便是等于常量的变量）。

  • 同一个 switch 中标签不能重复（浮点数精度不容易控制，所以没有）

7.7.2 只读每行的首字符

通过下列的代码能够实现一行只读取首字母

1
2

while (getchar() != '\n')
    continue;

这个代码的作用是循环读取字符并丢弃，直到换行（终端中确定），回到主程序

7.7.3 多重标签

1
2
3
4
5

case 'e' :case 'E' :  e_ct++;
    break;
case 'a' :
case 'A' :  a_ct++;
    break;

在一个语句之前可以添加多个标签，也不用换行或空格（最好有）。其本质是，当 switch 识别到标签时就会跳转到对应语句。而前面的标签没有 break 就会执行下一个语句

  • 在一些时候 default 会只有break语句，最后一个 case 理论上就不用 break 了。但是，为了以后的拓展性还是加上为好

  • 当然上面如果使用 ctype.h 中的 toupper 就可以避免多重标签，将小写字母转换成大写字母

7.7.4 switch 与 if else

如果根据浮点数的判断，或者是某个范围，只能使用 if else。而对于具有多个不同选择的选择，switch 效率更高

7.8 goto 语句

goto 语句的模式是

1
2
3
4

goto 标签名；
···
···
标签名: statement

goto 后面应该跟着标签名，同时应该有一个有着对应标签的语句。在运行 goto 之后，跳转到标签标记的语句

标签名的命名规则与变量名相同。以字母或下划线开头，包含数字、字母、下划线

goto 语句易被滥用，所以应该谨慎使用最好不用

7.8.1 避免使用 goto

C语言中完全不必要使用 goto，有些人有 basic 或 fortran 经验，会经常使用 goto。但是，使用 goto 会让程序杂乱无章，应该尽量避免。常用替换方案：

  • 处理包含多条语句的if语句
1
2
3
4
5
6

if (size > 12)
    goto a;
goto b;
a: cost = cost * 1.05;
flag = 2;
b: bill = cost * flag;

这是因为在 basic 和 fortran 中只有紧跟 if 的语句才属于 if

1
2
3
4
5
6

if (size > 12)
{
    cost = cost * 1.05;
    flag = 2;
}
bill = cost * flag;
  • 二选一
1
2
3
4
5
6

if (ibex > 14)
    goto a;
sheds = 2;
goto b;
a: sheds = 3;
b: help = 2 * sheds;

新版 basic 和 fortran 已经加入了 else

1
2
3
4
5

if (ibox > 14)
    sheds = 2;
else
    sheds = 3;
help = 2 * sheds;
  • 创建不确定循环
1
2
3
4
5
6

readin: scanf("%d", &score);
if (score < 0)
    goto stage2;
lots of statement
goto readin;
stage2: more stuff;

C语言可以用 while 函数替代

  • 跳至循环末尾，开启下一次迭代（continue）

  • 跳出循环（break）

break 和 continue 是 goto 的特殊形式。同时不用使用标签，可以防止标签误用

  • 随便跳转

不要这样用，会破坏程序逻辑和结构

当然，goto 有其存在的必要性，在嵌套循环中，break 只能跳出一层循环，而 goto 可以跳转到其他循环，用起来更加方便

其实 C 语言的 goto 函数比其他语言的 goto 更方便，但是还是，不熟悉不要用