跳到主要内容

控制流程

控制流程决定了程序的执行顺序。C 语言提供了条件语句和循环语句来控制程序的执行路径。

条件语句​

条件语句根据条件的真假决定执行哪个代码分支。

if 语句​

if 语句在条件为真时执行代码块：

int score = 85;

if (score >= 60) {
    printf("及格\n");
}

如果代码块只有一条语句，花括号可以省略，但不推荐：

if (score >= 60)
    printf("及格\n");  // 不推荐省略花括号

if-else 语句​

if-else 提供两个分支：

int score = 55;

if (score >= 60) {
    printf("及格\n");
} else {
    printf("不及格\n");
}

if-else if-else 语句​

多个条件判断使用 else if：

int score = 85;

if (score >= 90) {
    printf("优秀\n");
} else if (score >= 80) {
    printf("良好\n");
} else if (score >= 60) {
    printf("及格\n");
} else {
    printf("不及格\n");
}

条件判断的顺序很重要：条件从上到下依次检查，一旦某个条件为真，执行对应代码块后跳出整个 if 结构。

嵌套 if 语句​

if 语句可以嵌套：

int age = 25;
int score = 85;

if (age >= 18) {
    if (score >= 60) {
        printf("成年人且及格\n");
    } else {
        printf("成年人但不及格\n");
    }
} else {
    printf("未成年人\n");
}

嵌套层次不宜过深，否则会影响代码可读性。

悬空 else 问题​

else 总是与最近的未匹配的 if 配对：

int a = 1, b = 2, c = 0;

// 缩进有误导性
if (a > 0)
    if (b > 0)
        c = 1;
else
    c = 2;  // 这个 else 实际上与内层 if 配对

// 正确的缩进
if (a > 0)
    if (b > 0)
        c = 1;
    else
        c = 2;

使用花括号可以避免这种歧义：

if (a > 0) {
    if (b > 0) {
        c = 1;
    }
} else {
    c = 2;
}

switch 语句​

switch 语句根据表达式的值选择执行多个分支中的一个，适合多值判断的场景。

基本语法​

int day = 3;

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("无效的日期\n");
        break;
}

switch 语句的执行流程：

  1. 计算表达式的值
  2. 与每个 case 的常量值比较
  3. 找到匹配的 case，执行对应代码
  4. 遇到 break 跳出 switch
  5. 没有匹配则执行 default（如果有）

break 语句的作用​

break 用于跳出 switch 结构。如果省略 break，程序会继续执行下一个 case 的代码（称为"穿透"）：

int month = 2;

switch (month) {
    case 1:
    case 3:
    case 5:
    case 7:
    case 8:
    case 10:
    case 12:
        printf("31天\n");
        break;
    case 4:
    case 6:
    case 9:
    case 11:
        printf("30天\n");
        break;
    case 2:
        printf("28或29天\n");
        break;
    default:
        printf("无效月份\n");
}

这种穿透特性可以用于合并多个 case。

switch 的限制​

switch 语句有以下限制：

  • 表达式必须是整数类型（int、char、enum 等）
  • case 的值必须是常量表达式，不能是变量
  • case 的值不能重复
int x = 10;

// 错误：case 值不能是变量
switch (x) {
    case x:     // 编译错误
        break;
}

// 正确：case 值是常量
switch (x) {
    case 10:    // 正确
        break;
}

循环语句​

循环语句用于重复执行一段代码，直到条件不满足为止。

while 循环​

while 循环在条件为真时重复执行代码块：

int i = 1;

while (i <= 5) {
    printf("%d ", i);
    i++;
}
// 输出: 1 2 3 4 5

执行流程：

  1. 检查条件
  2. 条件为真则执行循环体
  3. 执行完毕后回到步骤 1
  4. 条件为假则退出循环

如果条件一开始就为假，循环体一次都不会执行：

int i = 10;

while (i < 5) {
    printf("这行不会执行\n");
}

do-while 循环​

do-while 循环先执行一次循环体，再检查条件：

int i = 1;

do {
    printf("%d ", i);
    i++;
} while (i <= 5);
// 输出: 1 2 3 4 5

do-while 与 while 的区别：

  • while：先判断，后执行
  • do-while：先执行，后判断

即使条件一开始就为假，do-while 也会执行一次：

int i = 10;

do {
    printf("这行会执行一次\n");
} while (i < 5);

do-while 常用于需要至少执行一次的场景，如菜单选择：

int choice;

do {
    printf("1. 开始游戏\n");
    printf("2. 设置\n");
    printf("3. 退出\n");
    printf("请选择: ");
    scanf("%d", &choice);
    
    switch (choice) {
        case 1: printf("开始游戏...\n"); break;
        case 2: printf("打开设置...\n"); break;
        case 3: printf("退出\n"); break;
        default: printf("无效选择\n");
    }
} while (choice != 3);

for 循环​

for 循环将初始化、条件判断和迭代合并在一起：

for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    printf("%d ", i);
}
// 输出: 1 2 3 4 5

for 循环的三个部分：

for (初始化; 条件; 迭代) {
    循环体
}

执行流程：

  1. 执行初始化（只执行一次）
  2. 检查条件
  3. 条件为真则执行循环体
  4. 执行迭代语句
  5. 回到步骤 2

for 循环的变体：

// 省略初始化（变量在外部声明）
int i = 1;
for (; i <= 5; i++) {
    printf("%d ", i);
}

// 省略迭代（在循环体内迭代）
for (int i = 1; i <= 5; ) {
    printf("%d ", i);
    i++;
}

// 省略条件（无限循环）
for (int i = 1; ; i++) {
    if (i > 5) break;
    printf("%d ", i);
}

// 无限循环
for (;;) {
    // 需要用 break 退出
}

嵌套循环​

循环可以嵌套，常用于处理多维数据：

// 打印乘法表
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        printf("%d*%d=%d\t", j, i, i * j);
    }
    printf("\n");
}

输出：

1*1=1
1*2=2   2*2=4
1*3=3   2*3=6   3*3=9
...

跳转语句​

跳转语句用于改变程序的正常执行流程。

break 语句​

break 用于跳出循环或 switch：

// 找到第一个能被 7 整除的数
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
    if (i % 7 == 0) {
        printf("找到: %d\n", i);
        break;  // 跳出循环
    }
}

在嵌套循环中，break 只跳出最内层循环：

for (int i = 1; i <= 3; i++) {
    for (int j = 1; j <= 3; j++) {
        if (j == 2) break;  // 只跳出内层循环
        printf("i=%d, j=%d\n", i, j);
    }
}

continue 语句​

continue 用于跳过本次循环的剩余代码，直接进入下一次迭代：

// 打印 1-10 中的奇数
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) {
        continue;  // 跳过偶数
    }
    printf("%d ", i);
}
// 输出: 1 3 5 7 9

continue 在不同循环中的行为：

// while 循环
int i = 0;
while (i < 10) {
    i++;
    if (i % 2 == 0) continue;
    printf("%d ", i);
}

// for 循环
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) continue;
    printf("%d ", i);
}

注意：在 while 循环中使用 continue 时，要确保迭代语句在 continue 之前执行，否则可能导致死循环。

goto 语句​

goto 用于无条件跳转到标签：

int i = 0;

start:
    i++;
    printf("%d ", i);
    if (i < 5) {
        goto start;
    }
// 输出: 1 2 3 4 5

goto 的合理使用场景：

// 错误处理：统一清理资源
int* arr = malloc(100 * sizeof(int));
FILE* file = fopen("data.txt", "r");

if (arr == NULL) {
    goto cleanup_file;
}

if (file == NULL) {
    goto cleanup_arr;
}

// 正常处理...

cleanup_arr:
    free(arr);
cleanup_file:
    if (file) fclose(file);

goto 只能在同一函数内跳转，不能跨函数。滥用 goto 会使代码难以理解和维护，应谨慎使用。

return 语句​

return 用于从函数返回，可以携带返回值：

int find_first_negative(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (arr[i] < 0) {
            return i;  // 找到后立即返回
        }
    }
    return -1;  // 未找到
}

在 main 函数中，return 0 表示程序正常结束。

循环选择指南​

循环类型适用场景
while不确定循环次数，先判断后执行
do-while至少执行一次，如菜单、输入验证
for已知循环次数，或需要遍历序列

示例对比：

// while：读取输入直到特定值
int num;
scanf("%d", &num);
while (num != 0) {
    printf("读取到: %d\n", num);
    scanf("%d", &num);
}

// do-while：验证输入
int password;
do {
    printf("请输入密码: ");
    scanf("%d", &password);
} while (password != 1234);

// for：遍历数组
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", arr[i]);
}

实例：猜数字游戏​

综合运用条件语句和循环：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand(time(NULL));  // 设置随机种子
    
    int target = rand() % 100 + 1;  // 1-100 的随机数
    int guess;
    int attempts = 0;
    
    printf("猜数字游戏（1-100）\n");
    printf("输入 0 退出游戏\n\n");
    
    while (1) {
        printf("请输入你的猜测: ");
        scanf("%d", &guess);
        attempts++;
        
        if (guess == 0) {
            printf("游戏结束，答案是 %d\n", target);
            break;
        }
        
        if (guess < 1 || guess > 100) {
            printf("请输入 1-100 之间的数字\n");
            continue;
        }
        
        if (guess < target) {
            printf("太小了，再试一次\n");
        } else if (guess > target) {
            printf("太大了，再试一次\n");
        } else {
            printf("恭喜你猜对了！用了 %d 次\n", attempts);
            break;
        }
    }
    
    return 0;
}

小结​

本章介绍了 C 语言的控制流程：

  • 条件语句：if、if-else、if-else if-else、switch
  • 循环语句：while、do-while、for
  • 跳转语句：break、continue、goto、return
  • 嵌套循环和条件语句的组合使用

下一章将学习 函数，了解如何组织和复用代码。