C语言系统化精讲（五）： 循环控制语句

公积金是国家机关、国有企业、城镇集体企业、外商投资企业、城镇私营企业及其他城镇企业、事业单位、民办非企业单位、社会团体(以下统称单位)及其在职职工缴存的长期住房储金。使用公积金买房贷款的利息点比商业贷款低很多，能够为买房者剩下很大一比钱，所以如果职员有公积金，都会选择使用公积金贷款买房。本示例就来模拟用公积金买房子，计算每个月需要月供的钱数，具体代码如下所示：

从代码中可以看到，有很多熟悉的单词，例如 double,scanf,printf 以及有很多运算符计算等，除此之外，还有就是红色框中的 for，接下来我们简单的了解一下。

1. 三个 i： 即循环语句的条件。第一个 i 是循环的初始值；第二个 i 是循环的长度；第三个 i 是改变 i 的值，让改变之后的值与第二个 i 进行比较。
2. 大括号 {}： 即循环语句块的 分割标志。 循环的部分就是大括号 {} 里的语句块，也就是代码的 sum*=1.049 这句代码。

以上就是简单的介绍了 for 语句的使用情况，具体的 for 语句用法我们会在下面的小节详细讲解，当然除了 for 循环控制语句之外，还有其他的循环语句，接下来就来详解介绍每种循环语句的使用方法及对应的流程图。

一、C语言while循环和do while循环详解

1.1 while循环

while 循环的一般形式为：

while(表达式){
    语句块
}

意思是，先计算 表达式 的值，当值为 真(非0) 时， 执行 语句块； 执行完 语句块，再次计算表达式的值，如果为真，继续执行 语句块 …… 这个过程会一直重复，直到表达式的值为 假(0)， 就退出循环，执行 while 后面的代码。while 语句执行的流程如下图所示：

我们通常将 表达式 称为循环条件，把 语句块 称为循环体，整个循环的过程就是不停判断循环条件、并执行循环体代码的过程。

用 while 循环计算1加到100的值：

/*================================================================
*   Copyright (C) 2023 AmoXiang All rights reserved.
*   
*   文件名称：06-while.c
*   创 建 者：AmoXiang
*   创建日期：2023年10月16日 16:26:05
*   描    述：
*
================================================================*/


#include 
int main(){
    int sum = 0, i = 1;
    while(i<=100){
        sum += i;
        i++;
    }
    printf("1-100的和为:%d\n", sum);
}

程序运行结果如下图所示：

代码分析：

1. 程序运行到 while 时，因为 i=1，i<=100 成立，所以会执行循环体；执行结束后 i 的值变为 2，sum 的值变为 1。
2. 接下来会继续判断 i<=100 是否成立，因为此时 i=2，i<=100 成立，所以继续执行循环体；执行结束后 i 的值变为 3，sum 的值变为 3。
3. 重复执行步骤 2。
4. 当循环进行到第100次，i 的值变为 101，sum 的值变为5050；因为此时 i<=100 不再成立，所以就退出循环，不再执行循环体，转而执行 while 循环后面的代码。

while 循环的整体思路是这样的：设置一个带有变量的循环条件，也即一个带有变量的表达式；在循环体中额外添加一条语句，让它能够改变循环条件中变量的值。这样，随着循环的不断执行，循环条件中变量的值也会不断变化，终有一个时刻，循环条件不再成立，整个循环就结束了。

如果循环条件中不包含变量，会发生什么情况呢？

① 循环条件成立时的话，while 循环会一直执行下去，永不结束，成为 死循环。 例如：

/*================================================================
*   Copyright (C) 2023 AmoXiang All rights reserved.
*   
*   文件名称：07-while.c
*   创 建 者：AmoXiang
*   创建日期：2023年10月16日 16:33:07
*   描    述：
*
================================================================*/

#include 
int main(){
    while(1){
    	//运行程序，会不停地输出1，直到用户强制关闭。
        printf("1\n");   
    }
    return 0;
}

② 循环条件不成立的话，while 循环就一次也不会执行。例如：

#include 
int main(){
    while(0){
     	//运行程序，什么也不会输出
        printf("1\n");
    }
    return 0;
}

1.2 do-while循环

除了 while 循环，在C语言中还有一种 do-while 循环。do-while 循环的一般形式为：

do{
    语句块
}while(表达式);

do-while 循环与 while 循环的不同在于：它会先执行 语句块， 然后再判断表达式是否为真，如果为真则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do-while 循环至少要执行一次 语句块。

示例：用 do-while 计算1加到100的值。

/*================================================================
*   Copyright (C) 2023 AmoXiang All rights reserved.
*   
*   文件名称：09-do-while.c
*   创 建 者：AmoXiang
*   创建日期：2023年10月16日 16:45:27
*   描    述：
*
================================================================*/


#include 
int main(){
    int i = 1, sum = 0;
    do{
        sum += i;
        i++;
    }while(i <= 100);
    printf("1-100的和为:%d\n", sum);
    return 0;    
}

程序运行结果如下图所示：

注意： 在使用 do…while 语句时，循环条件要放在 while 关键字后面的括号中，最后必须加上一个分号，这是许多初学者容易忘记的。

while 循环和 do-while 各有特点，大家可以适当选择，实际编程中使用 while 循环较多。

二、C语言for循环(for语句)详解

2.1 基本使用

除了 while 循环，C语言中还有 for 循环，它的使用更加灵活，完全可以取代 while 循环。

#include 
int main(){
    int i, sum=0;
    i = 1;  //语句①
    while(i<=100 /*语句②*/ ){
        sum+=i;
        i++;  //语句③
    }
    printf("%d\n",sum);
    return 0;
}

可以看到，语句①②③被放到了不同的地方，代码结构较为松散。为了让程序更加紧凑，可以使用 for 循环来代替，如下所示：

#include 
int main(){
    int i, sum=0;
    for(i=1/*语句①*/; i<=100/*语句②*/; i++/*语句③*/){
        sum+=i;
    }
    printf("%d\n",sum);
    return 0;
}

在 for 循环中，语句①②③被集中到了一起，代码结构一目了然。for 循环的一般形式为：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3){
    语句块
}
//执行过程为:
//(1)先执行 表达式1
//(2)再执行 表达式2，如果它的值为真（非0），则执行循环体，否则结束循环
//(3) 执行完循环体后再执行 表达式3
//(4)重复执行步骤 (2) 和 (3)，直到 表达式2 的值为假，就结束循环。

//上面的步骤中，(2) 和 (3) 是一次循环，会重复执行，for 语句的主要作用就是不断执行步骤 (2) 和 (3)。

表达式1 仅在第一次循环时执行，以后都不会再执行，可以认为这是一个初始化语句。表达式2 一般是一个关系表达式，决定了是否还要继续下次循环，称为 循环条件。 表达式3 很多情况下是一个带有自增或自减操作的表达式，以使循环条件逐渐变得 不成立。 for 循环的执行过程可用下图表示：

我们再来分析一下 计算从1加到100的和 的代码：

#include 
int main(){
    int i, sum=0;
    for(i=1; i<=100; i++){
        sum+=i;
    }
    printf("%d\n",sum);
    return 0;
}

代码分析：

1. 执行到 for 语句时，先给 i 赋初值1，判断 i<=100 是否成立；因为此时 i=1，i<=100 成立，所以执行循环体。循环体执行结束后(sum 的值为1)，再计算 i++。
2. 第二次循环时，i 的值为2，i<=100 成立，继续执行循环体。循环体执行结束后(sum 的值为3)，再计算 i++。
3. 重复执行步骤 2，直到第101次循环，此时 i 的值为101，i<=100 不成立，所以结束循环。

由此我们可以总结出 for 循环的一般形式：

for(初始化语句; 循环条件; 自增或自减){
    语句块
}

2.2 for循环的变体

通过 2.1 小节的学习可知 for 语句的一般形式中有3个表达式。在实际程序的编写过程中，对这3个表达式可以根据情况进行省略，接下来对不同情况进行讲解。

(1) for 语句中省略表达式1

for 语句中第一个表达式的作用是对循环变量设置初值。如果省略 for 语句中的表达式1，就需要在 for 语句之前给循环变量赋值。for 语句中省略表达式1的示例代码如下：

(2) for 语句中省略表达式2

如果表达式2省略，即不判断循环条件，则循环将无终止地进行下去，也即默认表达式2始终为真。例如：

(3) for 语句中省略表达式3

表达式3也可以省略。例如：

int number;
for(number=1; number<=20;) // 省略表达式3
{
	sum=sum+ number;
}

这段代码没有改变 number 变量值的代码，循环将会无终止的进行。如果想要程序循环能正常结束，就将代码改为如下形式：

int number;
for(number=1; number<=20;) // 省略表达式3
{
	sum=sum+ number;
    number++;
} //经过修改之后，循环就能正常运行

2.3 for语句中的逗号应用

在 for 语句中的表达式1和表达式3处，除了可以使用简单的表达式外，还可以使用逗号表达式。即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔。例如在表达式1处为变量 iCount 和 iSum 设置初始值，代码如下：

for(iSum=0,iCount=1; iCount<100; iCount++)
{
	iSum = iSum + iCount;
}

或者执行循环变量自加操作两次，代码如下：

for(iCount=1;iCount<100;iCount++,iCount++)
{
	iSum=iSum+iCount;
}

表达式1和表达式3都是逗号表达式，在逗号表达式内按照自左至右顺序求解，整个逗号表达式的值为其中最右边的表达式的值。例如：

for(iCount=1;iCount<100;iCount++,iCount++)
//就相当于:
for(iCount=1;iCount<100;iCount+=2)

三、C语言break和continue用法详解(跳出循环)

使用 while 或 for 循环时，如果想提前结束循环(在不满足结束条件的情况下结束循环)，可以使用 break 或 continue 关键字。

3.1 break关键字

当 break 关键字用于 while、for 循环时，会终止循环而执行整个循环语句后面的代码。break 关键字通常和 if 语句一起使用，即满足条件时便跳出循环。使用 while 循环计算1加到100的值：

#include 
int main(){
    int i=1, sum=0;
    while(1){  //循环条件为死循环
        sum+=i;
        i++;
        if(i>100) break;
   }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

while 循环条件为 1，是一个死循环。当执行到第 100 次循环的时候，计算完 i++; 后 i 的值为 101，此时 if 语句的条件 i> 100 成立，执行 break; 语句，结束循环。在多层循环中，一个 break 语句只向外跳一层。例如，输出一个 4*4 的整数矩阵：

/*================================================================
*   Copyright (C) 2023 AmoXiang All rights reserved.
*   
*   文件名称：10-break.c
*   创 建 者：AmoXiang
*   创建日期：2023年10月16日 17:37:06
*   描    述：
*
================================================================*/

#include 
int main(){
    int i=1, j;
    while(1){  // 外层循环
        j=1;
        while(1){  // 内层循环
            printf("%-4d", i*j);
            j++;
            if(j>4) break;  //跳出内层循环
        }
        printf("\n");
        i++;
        if(i>4) break;  // 跳出外层循环
    }
    return 0;
}

程序运行结果如下图所示：

当 j>4 成立时，执行 break;，跳出内层循环；外层循环依然执行，直到 i>4 成立，跳出外层循环。内层循环共执行了4次，外层循环共执行了1次。

3.2 continue语句

continue 语句的作用是跳过循环体中剩余的语句而强制进入下一次循环。continue 语句只用在 while、for 循环中，常与 if 条件语句一起使用，判断条件是否成立。来看一个例子：

/*================================================================
*   Copyright (C) 2023 AmoXiang All rights reserved.
*   
*   文件名称：11-continue.c
*   创 建 者：AmoXiang
*   创建日期：2023年10月16日 17:41:13
*   描    述：
*
================================================================*/


#include 
int main(){
    char c = 0;
    while(c!='\n'){  //回车键结束循环
        c=getchar();
        if(c=='4' || c=='5'){  //按下的是数字键4或5
            continue;  //跳过当次循环，进入下次循环
        }
        putchar(c);
    }
    return 0;
}

程序运行结果如下图所示：

程序遇到 while 时，变量 c 的值为 '\0'， 循环条件 c!='\n' 成立，开始第一次循环。getchar() 使程序暂停执行，等待用户输入，直到用户按下回车键才开始读取字符。

本例我们输入的是 0123456789，当读取到4或5时，if 的条件 c=='4'||c=='5' 成立，就执行 continue 语句，结束当前循环，直接进入下一次循环，也就是说 putchar(c); 不会被执行到。而读取到其他数字时，if 的条件不成立，continue 语句不会被执行到，putchar(c); 就会输出读取到的字符。break 与 continue 的对比：break 用来结束所有循环，循环语句不再有执行的机会；continue 用来结束本次循环，直接跳到下一次循环，如果循环条件成立，还会继续循环。

四、C语言循环嵌套详解

在C语言中，if-else,while,do-while,for 都可以相互嵌套。所谓 嵌套(Nest)， 就是一条语句里面还有另一条语句，例如 for 里面还有 for，while 里面还有 while，或者 for 里面有 while，while 里面有 if-else，这都是允许的。

示例1：for 嵌套执行的流程。

#include 
int main()
{
    int i, j;
    for(i=1; i<=4; i++){  //外层for循环
        for(j=1; j<=4; j++){  //内层for循环
            printf("i=%d, j=%d\n", i, j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

本例是一个简单的 for 循环嵌套，外层循环和内层循环交叉执行，外层 for 每执行一次，内层 for 就要执行四次。在C语言中，代码是顺序、同步执行的，当前代码必须执行完毕后才能执行后面的代码。这就意味着，外层 for 每次循环时，都必须等待内层 for 循环完毕（也就是循环4次）才能进行下次循环。虽然 i 是变量，但是对于内层 for 来说，每次循环时它的值都是固定的。

示例2：输出一个4×4的整数矩阵。

#include 
int main()
{
    int i, j;
    for(i=1; i<=4; i++){  //外层for循环
        for(j=1; j<=4; j++){  //内层for循环
            printf("%-4d", i*j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

外层 for 第一次循环时，i为1，内层 for 要输出四次 1*j 的值，也就是第一行数据；内层 for 循环结束后执行 printf("\n")， 输出换行符；接着执行外层 for 的 i++ 语句。此时外层 for 的第一次循环才算结束。外层 for 第二次循环时，i为2，内层 for 要输出四次 2*j 的值，也就是第二行的数据；接下来执行 printf("\n") 和 i++，外层 for 的第二次循环才算结束。外层 for 第三次、第四次循环以此类推。可以看到，内层 for 每循环一次输出一个数据，而外层 for 每循环一次输出一行数据。

示例3：输出九九乘法表。

#include 
int main(){
    int i, j;
    for(i=1; i<=9; i++){  //外层for循环
        for(j=1; j<=i; j++){  //内层for循环
            printf("%d*%d=%-2d  ", i, j, i*j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

和示例2一样，内层 for 每循环一次输出一条数据，外层 for 每循环一次输出一行数据。需要注意的是，内层 for 的结束条件是 j<=i。外层 for 每循环一次，i 的值就会变化，所以每次开始内层 for 循环时，结束条件是不一样的。具体如下：

当 i=1 时，内层 for 的结束条件为 j<=1，只能循环一次，输出第一行。
当 i=2 时，内层 for 的结束条件是 j<=2，循环两次，输出第二行。
当 i=3 时，内层 for 的结束条件是 j<=3，循环三次，输出第三行。
当 i=4、5、6... 时，以此类推。

五、对C语言选择结构和循环结构的总结

C语言中常用的编程结构有三种(其它编程语言也是如此)，它们分别是：

1. 顺序结构：代码从前往后依次执行，没有任何 拐弯抹角， 不跳过任何一条语句，所有的语句都会被执行到。
2. 选择结构：也叫分支结构。代码会被分成多个部分，程序会根据特定条件（某个表达式的运算结果）来判断到底执行哪一部分。
3. 循环结构：程序会重新执行同一段代码，直到条件不再满足，或者遇到强行跳出语句（break 关键字）。

5.1 选择结构

选择结构（分支结构）涉及到的关键字包括 if,else,switch,case,break， 还有一个条件运算符 ? : (这是C语言中唯一的一个三目运算符)。其中，if…else 是最基本的结构，switch…case 和 ? : 都是由 if…else 演化而来，它们都是为了让程序员书写更加方便。你可以只使用 if，也可以 if…else 配对使用。另外要善于使用 switch…case 和 ? :，有时候它们看起来更加清爽。if…else 可以嵌套使用，原则上嵌套的层次(深度)没有限制，但是过多的嵌套层次会让代码结构混乱。

5.2 循环结构

C语言中常用的循环结构有 while 循环和 for 循环，它们都可以用来处理同一个问题，一般可以互相代替。除了 while 和 for，C语言中还有一个 goto 语句，它也能构成循环结构。不过由于 goto 语句很容易造成代码混乱，维护和阅读困难，饱受诟病，不被推荐，而且 goto 循环完全可以被其他循环取代，所以后来的很多编程语言都取消了 goto 语句，这里笔者也不再进行讲解。

国内很多大学仍然讲解 goto 语句，但也仅仅是完成教材所设定的课程，goto 语句在实际开发中很难见到。对于 while 和 do-while 循环，循环体中应包括使循环趋于结束的语句。对于 while 和 do-while 循环，循环变量的初始化操作应该在 while 和 do-while 语句之前完成，而 for 循环可以在内部实现循环变量的初始化。for 循环是最常用的循环，它的功能强大，一般都可以代替其他循环。最后还要注意 break 和 continue 关键字用于循环结构时的区别：

break 用来跳出所有循环，循环语句不再有执行的机会；
continue 用来结束本次循环，直接跳到下一次循环，如果循环条件成立，还会继续循环。

此外，break 关键字还可以用于跳出 switch…case 语句。所谓 跳出， 是指一旦遇到 break，就不再执行 switch 中的任何语句，包括当前分支中的语句和其他分支中的语句；也就是说，整个 switch 执行结束了，接着会执行整个 switch 后面的代码。

至此今天的学习就到此结束了，笔者在这里声明，笔者写文章只是为了学习交流，以及让更多学习C语言的读者少走一些弯路，节省时间，并不用做其他用途，如有侵权，联系博主删除即可。感谢您阅读本篇博文，希望本文能成为您编程路上的领航者。祝您阅读愉快！

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