C语言的控制结构（顺序结构、选择结构、循环结构）详解

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C语言的三种控制结构

一、顺序结构
二、选择结构
- 2.1 if语句（只会匹配一个表达式对应内容）
- 2.2 switch语句
三、循环结构
四、goto语句

前言：程序由三种基本结构组成： 顺序结构、选择结构、和循环结构，任何程序都由这3种基本结构组合而成。
优点：不会存在无规律的转向，可以使程序结构清晰，易于验证正确性且易于纠错。遵循这种方法的程序设计就是结构化程序设计。

此处简单画出三种结构的执行流程图：

注意：C语言没有布尔类型，在C语言中用数字0表示假，非0表示真，文章后面不在进行说明

一、顺序结构

顺序结构：依照线性顺序依次执行，简单说就是从上到下依次执行
例如下面程序会依次输出1、2、3、4、5

#include <stdio.h> int main(void) { 
      printf("1"); printf("2"); printf("3"); printf("4"); printf("5"); return 0; }

输出：

二、选择结构

选择结构：通过某个给定条件进行判断，条件为真或假时分别执行不同的程序内容,选择结构分if语句和switch语句两种（就像人生不是一帆风顺，直线往前走。比如今天出门看到外面下雨了就会带伞，没有下雨就不用带伞一样进行判断）

2.1 if语句（只会匹配一个表达式对应内容）

#include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age >= 18) //当if括号内表达式为真时（即非0），才会执行紧接if的第一条语句 printf("成年\n"); return 0; }

输入

输出

成年

输入

输出

代码块：一对大括号 { }包裹的语句叫做代码块
在if语句中如果不使用代码块则只会执行紧接if的第一条语句，后面语句与if表达式判断无关。如果想当if表达式为真时执行多条语句，需要将多条语句包裹在代码块内，下面将举例说明：

//程序本意是当用户输入年龄大于等于18时，输出成年并可以谈恋爱。小于18时则什么都不输出 //但是if表达式后面有两条语句，但没有使用代码块包裹，则不管用户输入什么都会输出 可以谈恋爱 #include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age >= 18) printf("成年\n"); printf("可以谈恋爱了"); return 0; }

输入

输出

成年 可以谈恋爱了

输入

输出

可以谈恋爱了

使用代码块执行多条语句

//用户输入大于等于18输出成年并可以谈恋爱，小于18则什么都不输出 #include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age >= 18) { 
      printf("成年\n"); printf("可以谈恋爱了"); } return 0; }

输入

输出

成年 可以谈恋爱了

输入

输出

第二种
if(表达式)
执行语句1;
else
执行语句2;

#include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age >= 18) //当if括号内表达式为真则执行下面第一条语句 printf("成年\n"); else //当上面表达式都不匹配时，则匹配else,执行else下面第一条语句 printf("未成年\n"); return 0; }

输入

输出

成年

输入

输出

未成年

当if或else想执行多条语句时使用代码块，后续再不演示有代码块和没有代码块的区别

//当用户输入年龄大于等于18时输出成年可以谈恋爱，否则输出未成年不可以谈恋爱 #include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age >= 18) { 
      printf("成年\n"); printf("可以谈恋爱\n"); } else { 
      printf("未成年\n"); printf("不可以谈恋爱\n"); } return 0; }

输入

输出

成年 可以谈恋爱

输入

输出

未成年 不可以谈恋爱

第三种（多分枝选择）
if(表达式1)
执行语句1;
else if(表达式2)
执行语句2;
else
执行语句3;

//根据用户输入年龄，输出所处年龄段 #include <stdio.h> int main(void) { 
      int age = 0; printf("请输入你的年龄:>"); scanf("%d", &age); if (age <= 12) //当if表达式为真，输出童年并退出整个if语句,否则继续向下判断 { 
      printf("童年\n"); } else if (age < 18) //当年龄大于12小于18此表达式为真，输出青少年， { 
      printf("青少年\n"); } else if (age < 60) //当年龄大于等于18小于60此表达式为真，输出壮年， { 
      printf("壮年\n"); } else //当上面多个表达式都不匹配时最后会匹配else对应语句，即输出老年 { 
      printf("老年\n"); } return 0; }

输入

输出

童年

输入

输出

壮年

悬空else(else只会与紧挨的第一个if匹配，与代码缩进无关，这跟python语言不一样)

//首先进入if判断,由于a=0,所以不匹配 a == 1表达式,则直接退出整个if语句。 //但是此写法会让人误以为由于a=0,所以不匹配 a == 1表达式，则匹配else，输出：不可以谈恋爱,但注意此处 //else会与它紧紧挨着的if匹配，即if(b==2)匹配上，但是if(b==2)又是if(a==1)表达式为真的前提下才行 #include <stdio.h> int main() { 
      int a = 0; int b = 2; if (a == 1) if (b == 2) printf("可以谈恋爱\n"); else printf("不可以谈恋爱\n"); return 0; } //修改后代码 #include <stdio.h> int main() { 
      int a = 0; int b = 2; if (a == 1) { 
      if (b == 2) { 
      printf("可以谈恋爱\n"); } else { 
      printf("不可以谈恋爱\n"); } } return 0; }

输出

2.2 switch语句

说明：

当case后面常量表达式值等于switch的整数表达式时，执行该case后面的语句，但不退出switch,而是一直执行下去，直到整个switch结束，所以case只是switch的入口，这跟if匹配到某个表达式执行对应语句后就退出不一样
case后面的常量表达式的值不能相同，例如出现多个 case 1:
在switch中遇到break会退出整个switch
当switch的整数表达式与所有case都没匹配上时，则执行default对应语句

//程序本意，当用户输入1-7时输出对应星期几 #include <stdio.h> int main() { 
      int day = 0; printf("请输入今天是星期几：> "); scanf("%d", &day); switch (day) //switch()内必须是整数表达式，例如当里面是变量时，此变量必须为整数类型(short、char、int、long) { 
      case 1: //当case后面常量表达式值等于switch的整数表达式时，进入该case，并依次执行剩下内容 printf("星期一\n"); case 2: printf("星期二\n"); case 3: printf("星期三\n"); case 4: printf("星期四\n"); case 5: printf("星期五\n"); case 6: printf("星期六\n"); case 7: printf("星期天\n"); } return 0; }

输入

输出

星期二 星期三 星期四 星期五 星期六 星期天

//当用户输入1-7时输出对应星期几 #include <stdio.h> int main() { 
      int day = 0; printf("请输入今天是星期几：> "); scanf("%d", &day); switch (day) { 
      case 1: printf("星期一\n"); break; //遇到break跳出对应switch 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("星期天\n"); break; } return 0; }

输入

输出

星期二

但此时用户输入除了1-7以外的值，整个switch没有匹配到，程序不会输出什么，此程序对用户不够友好。我们无法预测用户输入的所有可能值，但我们可以对不符合规则的输入进行提醒，此时会用到default关键字,即case都没有匹配到，则执行default对应语句

//当用户输入1-7时输出对应星期几 #include <stdio.h> int main() { 
      int day = 0; printf("请输入今天是星期几：> "); scanf("%d", &day); switch (day) { 
      case 1: printf("星期一\n"); break; //遇到break跳出对应switch 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("星期天\n"); break; default: printf("输入错误，请输入1-7范围内的数字\n"); break; } return 0; }

输入

输出

输入错误，请输入1-7范围内的数字

当想多个case执行相同语句时

//当用户输入1-5时输出工作日，输出6-7时输出休息日 #include <stdio.h> int main() { 
      int day = 0; printf("请输入今天是星期几：> "); scanf("%d", &day); switch (day) { 
      case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: printf("工作日\n"); break; case 6: case 7: printf("休息日\n"); break; default: printf("输入错误，请输入1-7范围内的数字\n"); break; } return 0; }

输入

输出

工作日

输入

输出

工作日

三、循环结构

循环结构：当条件为真时反复执行，直到条件为假则跳出（《围城》里面说到，有的人想进去，有的人却想出去，就像人生一样好像一直循环着）

for循环

//输出数组所有元素 #include <stdio.h> int main() { 
      int arr[] = { 
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int i; //第一次循环首先将i初始化为0，这个初始化部分只会执行1次,此时i<10(只有判断条件为真才会进入循环) //执行循环语句输出arr[0]，然后进入调整部分让变量i加1,此时i=1； //第二次循环，首先进入判断部分进入判断；此时i<10 即 1<10为真，执行循环语句输出arr[1],然后进入调整部分 //让变量i+1，此时i=2；后续循环跟第二次循环类似 //注意：初始化部分在整个for循环只执行1次，判断部分会比循环语句多1次 for (i = 0; i < 10; i++) { 
      printf("%d ", arr[i]); } return 0; }

输出

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

break：循环中遇到break直接终止整个循环（while、do while中也一样）

//在1-10中输出小于5的数 #include <stdio.h> int main() { 
      int i = 0; for (i = 1; i <= 10; i++) { 
      if (i == 5) //当i == 5时，if条件为真，执行break，跳出整个for循环，所以数字5及后续数字不会打印 break; printf("%d ", i); } return 0; }

输出

1 2 3 4

continue：循环中遇到continue会终止本次循环，也就是本次循环continue后面代码不会执行（while、do while中也一样）

#include <stdio.h> int main() { 
      int i = 0; for (i = 1; i <= 10; i++) { 
      if (i == 5) //当i == 5时，if条件为真，执行continue，终止本次循环后面代码（即5不会打印）。直接跳到调整部分，i++后i为6，进行下一次循环的判断 continue; printf("%d ", i); } return 0; }

输出

1 2 3 4 6 7 8 9 10

while循环

//输出1-10 #include <stdio.h> int main() { 
      int i = 1; while (i <= 10) //当表达式为真执行里面{ }内循环语句 { 
      printf("%d ", i); i++; //调整部分，使i变量逐渐大于10后终止循环，没有调整部分将会是死循环 } return 0; }

输出

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

break:

//输出1-4 #include <stdio.h> int main() { 
      int i = 1; while (i <= 10) //当表达式为真执行里面{ }内循环语句 { 
      if (i == 5) //当i==5时执行break,终止整个while循环 break; printf("%d ", i); i++; } return 0; }

输出

1 2 3 4

continue

#include <stdio.h> int main() { 
      int i = 1; while (i <= 10) //当表达式为真执行里面{ }内循环语句 { 
      if (i == 5) //当i==5时执行continue,终止本地循环continue后面部分，i++不会执行，所以进入判断部分i还是5，导致死循环 continue; printf("%d ", i); i++; //调整部分，使i变量逐渐大于10后终止循环，没有调整部分将会是死循环 } return 0; }

输出

1 2 3 4 //死循环，后面光标一直闪烁，程序没有停止运行

do while循环

#include <stdio.h> int main() { 
      do { 
      printf("哈哈哈\n"); } while (0); //第一次循环时输出 哈哈哈,由于表达式为假，退出do while循环 return 0; }

输出

哈哈哈

break

//输出1-4 #include <stdio.h> int main() { 
      int i = 1; do { 
      if (i == 5) break; printf("%d ", i); i++; } while (i <= 10); return 0; }

输出

1 2 3 4

continue

#include <stdio.h> int main() { 
      int i = 1; do { 
      if (i == 5) //当i=5时表达式为真，执行continue,直接到判断部分，此时i<=10进入循环语句，但i=5时表达式为真，执行continue,直接到判断部分依此类推，程序陷入死循环 continue; printf("%d ", i); i++; } while (i <= 10); return 0; }

输出

1 2 3 4 //死循环，后面光标一直闪烁，程序没有停止运行

四、goto语句

C语言提供了可以使用的goto语句和标记跳转的标签。理论上goto语句没有使用必要（容易代码逻辑错造成随意跳转），但在深层循环嵌套使用break达不到目的。而可以使用goto可以解决

语法

//当用户输入 博主是个大帅哥 就会输出 你也是大帅哥 退出程序，否则死循环 #include <stdio.h> #include <string.h> int main() { 
      char input[20]; printf("请输入：博主是个大帅哥，否则程序死循环\n"); again: //使用 again标记需要跳转位置 scanf("%s", input); if (strcmp(input,"博主是个大帅哥") == 0) //strcmp() 字符串比较函数，当为0代表两个字符串相等 { 
      printf("你也是个大帅哥\n"); } else { 
      printf("你说谎，请重新输入：>"); goto again; //跳转到again标号对应位置 } return 0; }

goto使用注意事项

goto不能跨函数，指定的标签必须位于当前函数中，所有标签为内部命名空间的成员，因此不会干扰其他标识符。
goto跳转到标签位置的范围内不能有任何变量的初始化，除非该变量作用域不与标签作用域相同。

例1 void test1() { printf("-test1-"); goto label3; // 错误，goto不能跨越函数 label1: printf("-label1-"); label2: printf("-label2-"); } void test2() { printf("-test2-"); label3: printf("-label3-"); label4: printf("-label4-"); } 例2 void test1() { printf("-test1-"); goto label2; label1: printf("-label1-"); label2: printf("-label2-"); } void test2() { printf("-test2-"); label2: printf("-test2() label2-"); label3: printf("-label3-"); label4: printf("-label4-"); } /* test1函数中label2标签与test2函数中label2标签不冲突，因为标签为内部命名空间的成员，作用域只在当前函数 */ 例3 void test1() { printf("-test1-"); goto label2; int i; // 正确 label1: printf("-label1-"); int j = 2; // 错误，不允许对变量初始化 label2: printf("-label2-"); } void test1() { printf("-test1-"); goto label2; int i; // 正确 label1: printf("-label1-"); { int j = 2; // 正确，通过大括号将变量j作用域与标签相隔离 } label2: printf("-label2-"); }

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