第4章 分支与循环控制

4.1 if语句

C语言是一种结构化程序设计语言。它不允许交叉程序流程的存在，而是以模块为基本单位。一个程序只有一个入口和一个出口，不允许有突然的中途插人或退出。

结构化程序由若干模块组成，每个模块中包含着若干个基本结构，而每个基本结构中可以有若干条语句。

归纳起来，C语言有3种基本结构：

①顺序结构；

②选择结构；

③循环结构。

1.顺序结构及其流程图

顺序结构是一种最基本、最简单的编程结构。在这种结构中，程序由低地址向高地址顺序执行指令代码。如图4-1所示，程序先执行A操作，再执行B操作，两者是顺序执行的关系。

2.选择结构及其流程图

如果计算机只能做像顺序结构那样简单的基本操作，则它的用途十分有限。计算机功能强大的原因就在于它具有决策能力或者说具有选择能力。如图4-2所示。

图4-1 顺序结构流程图

●依靠条件选择开关，打开或关闭水泵。

●如果上面的这种操作重复执行了22次，那么继续执行下面另一个操作。

●连续监测一个信号。这个信号指示语言芯片可以接受下一个字的代码。

C语言的条件语句与其他语言一样，“如果XX就XX”或是“如果XX就XX否则XX”。也就是当条件符合时就执行语句。条件语句又被称为分支语句，它根据给定的条件进行判断，以决定执行某个分支程序段。也有人会称为判断语句，其关键字是由if构成，这在众多的高级语言中都是基本相同的。C语言提供了3种形式的条件语句。

图4-2 选择结构流程图

4.1.1 if语句的3种形式

1.第1种形式为基本形式：if

if（表达式）语句

其语义是：如果表达式的值为真，则执行其后的语句，否则就不执行该语句。其过程如

图4-3所示。

【例4-1】

图4-3 第1种if语句执行情况

例4-1中，输入两个数a，b。把a先赋予变量min，再用if语句判别min和b的大小，如min大于b，则把b赋予min。所以min中放的总是小的数，最后将其值进行输出。

2.第2种形式为：if-else

if（表达式）

语句1；

else

语句2；

其语义是：如果表达式的值为真，则执行语句1，否则执行语句2。

其执行过程如图4-4所示。

图4-4 第2种if语句执行情况

【例4-2】

}

例4-2中，输入两个整数，用if-else语句判别，当a等于b时，c=1；否则，c=2。通过printf语句输出变量c的值。

3.第3种形式为：if-else-if

前面两种形式的if语句一般都用于两个分支的情况。当有多个分支选择时，可采用第3种形式，即if-else-if语句，其一般形式为

if（表达式1）

语句1；

elseif（表达式2）

语句2；

else if（表达式3）

语句3；

…

else if（表达式m）

语句m；

else

语句n；

其语义是：先判断表达式1的值，如果为真，则执行语句1；如果表达式1的值为假，则再判断表达式2的值，如果表达式2的值为真，则执行语句2；否则继续判断表达式3的值，就这样依次判断表达式的值，当出现某个值为真时，则执行其后面对应的语句，语句执行完后跳到整个if语句之外继续执行程序代码。如果所有的表达式都为假，那么执行语句n，即最后一个else后面的语句，然后再继续执行后面的程序代码。if-else-if语句的执行过程如图4-5所示。

图4-5 第3种if语句执行情况

【例4-3】

例4-3中，程序的功能是判断键盘输入字符的类别。其原理是根据输入字符的ASCII码值来进行判别字符类型。我们查一下ASCII码表便可知ASCII码值小于32的为控制字符。在“0”和“9”之间的为数字，在“A”和“Z”之间为大写字母，在“a”和“z”之间为小写字母，其余则为其他字符。这是一个多分支选择问题的典型应用，用if-else-if语句来实现，判断输入的字符ASCII码所在的范围，分别给出不同的输出提示信息。例如输入为“x”，输出显示“这是一个小写字母”。

4.在使用if语句中应注意的问题

1）在3种形式的if语句中，在if关键字之后均为表达式，它除了是常见的关系表达式或逻辑表达式外，也允许是其他类型的数据，如整型、实型、字符等。

例如：

if（x=8）语句；

if（x）语句；

如以上式子中（x=8）和（x）都是允许的，只要表达式的值为非0值，即为“真”，那就执行if后面的语句。

如将上面的式子改为：

if（x=y）

printf（“%d”，x）；

else

printf（“x的值为0”）；

该程序段的意思是，把y的值赋给x，如果x不为0，即表达式的值不为0，那么就执行printf（“%d”，x）；语句，打印输出x的值，否则输出“x的值为0”的字符串。

2）与BASIC语言不同的是，在if语句中，条件判断语句必须用括号将表达式括起来，而且在语句后面必须加分号。

3）在所有的if语句形式中，if后面跟着的语句应为单条语句。如果想在满足条件分支时执行多条语句，那么，我们必须把这若干条语句用“{}”括起来，我们称此为复合语句。C语言中，每一条语句末尾需要加上“；”，在复合语句中，需要注意的是，分号应加在“}”之内，而不能加在“}”外面。

例如：

该程序段意义：如果x＞y，变量a自加1，打印输出“x＞y”；如果x＜0或x=0，变量a自减1，打印输出“x＜=y”。

在C语言中有不少的括号，如{}，[]，（）等，确实会让一些初入门的朋友不解。在VB等一些语言中同一个（）号会有不同的作用，它可以用于组合若干条语句形成功能块，可以用做数组的下标等。而在C语言中括号的分工较为明显，{}号是用于将若干条语句组合在一起形成一种功能块，这种由若干条语句组合而成的语句就叫复合语句。复合语句之间用{}分隔，而它内部的各条语句还是需要以分号“；”结束。复合语句是允许嵌套的，也是就是在{}中的{}也是复合语句。复合语句在程序运行时，{}中的各行单语句是依顺序执行的。C语言中可以将复合语句视为一条单语句，也就是说在语法上等同于一条单语句。对于一个函数而言，函数体就是一个复合语句，因此复合语句中不单可以用可执行语句组成，还可以用变量定义语句组成。要注意的是在复合语句中所定义的变量，称为局部变量，所谓局部变量就是指它的有效范围只在复合语句中，而函数也算是复合语句，所以函数内定义的变量有效范围也只在函数内部。

4.1.2 if语句的嵌套

如果if语句后面的执行语句中又出现了if语句时，这就是if语句的嵌套使用。

其一般形式可表示如下

if（表达式）

if语句；

或者为

if（表达式）

if语句；

else

if语句；

嵌套部分内容可能是if语句，也有可能是if-else类型的语句，当然也可能出现很多个if和else重叠的情况，在这时，我们需要特别注意if和else的配对使用问题，自己的脑中要清晰地知道程序代码中后面的else语句是相应前面的哪个if语句。

下面我们来看一个例子：

if（表达式1）

if（表达式2）

语句1；

else

语句2；

大家看了以上的if程序结构后，想一想，其中的else究竟是与哪一个if配对呢？是与表达式1配对，还是与表达式2配对呢？

或许你有可能将其理解成这样：

也许你也有可能理解成这样：

那么究竟哪种理解才是对的呢？为了避免这种二义性情况，C语言规定，程序中的else语句总是与它前面最近的if相配对，因此对上述例子前一种情况理解是正确的。

【例4-4】比较两个数的大小关系。

例4-4中用了if语句的嵌套结构。采用嵌套结构的目的是为了进行多分支选择，即两个数字比较大小，将会有3种情况出现，x＞y、x＜y或x=y。当x不等于y的条件满足时，再去执行（x＞y）的if条件表达式。

【例4-5】计算函数

这是由if else语句组成的嵌套，用来实现多个条件分支，使用时应注意if和else的配对使用，要是缺了一半编译器就会报语法出错，else语句总是与最近的if语句相配对。一般条件语句用于单一条件或少量的分支数，如果是数量多的分支时，则更多的会用到开关语句——SWITCH语句。如果使用条件语句来编写超过3个以上的分支程序的话，会使程序变得不太清晰易读。