一个C语言的基本教程—语句篇

6. 让我们来处理这些数据

前面提了这么多数据的基本操作，我们应该拿它们来做点什么事情。

(1).语句和代码块

  我们之前好像提到过{ }(花括号)和;(分号)这两个东西，他们在C语言中有着非常重要的作用
  花括号扩入的代码都处在相同的一个域之中，也就是说，花括号里的内容处于一个更小的范围中，我们把没有任何花括号的域叫做全局作用域，而花括号里则为一个局部作用域，花括号中还可以嵌套存在花括号，那就是局部作用域下的局部作用域，他们的范围越来越小，那么引入局部作用域的作用是什么呢？

#include 
int main()
{
    int a = 1;
    {
        int a = 2;
        printf("a = %d\n", a);
    }
    printf("a = %d\n", a);
    return 0;
}

试试运行这段代码，你会得到以下结果：

  是不是很神奇，明明我在花括号中给a赋值为2了，之后的printf打印出来a的值还是1。那么我们就不难理解了，作用域主要作用于变量，根据变量所在的位置可以分为全局变量和局部变量。
  不过大家遇到更多的花括号应该还是在语句之中，例如马上我们就要提到的if-else语句，for循环语句，while循环语句，switch语句等等，我们会用花括号把一系列语句框起来，这样便于在满足条件时，执行所有我们需要C语言做的事情。
  而分号的作用比较简单，他代表一个语句的结束，例如我们上面说的

    int a = 2;

就有这个分号，他代表给a的赋值已经结束了。

(2).如果a不等于10的话…(if-else语句)

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0;
    scanf("%d", &input);
    printf("You're right!\n");
    return 0;
}

  有这么一个简单到你不愿意玩的游戏，叫做猜数游戏，我们指定a为10，让大家来猜一猜，a是多少呢？当猜到10的时候，我们就要告诉玩家，你猜对了，但如果猜的不是10，那我们就要告诉他你猜错了，怎么做呢，如果像上面这么写代码，那无论猜多少都会输出"You’re right!"了，这样不太好吧。
  所以我们可以应用if-else语句来控制一下这个游戏的过程。我们改造代码如下：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0;
    scanf("%d", &input);
    if (input == a) {
        printf("You're right!\n");
    }
    else {
        printf("You're wrong! The correct answer is %d\n", a);
    }
    return 0;
}

  这样的语句就叫做if-else语句，它的基本结构如下：

if (condition) {
    // Some functions...
}
else {
    // Some functions...
}

  if后跟着一个圆括号框起来的条件语句，比如改造的猜数游戏中的input == a， 当这个条件成立的时候，执行if语句后面所跟的代码块里的内容，那么如果条件不成立，就执行else后的语句块中的内容。当然，if语句不一定要跟着else：

if (condition) {

}

  当condition成立的时候，执行语句，如果condition不成立，那就什么都不做，跳过这一段代码。
  当然，if语句也不一定要跟着代码块，如果只有一句代码的时候，这么写也是可以的：

if (condition) printf("...");

  这样的操作可以减少代码的行数，当然具体怎么写就要看个人的习惯了。

(3).如果情况不止一种…(else-if子句)

  如果说我们想让这个猜数游戏更加智能一点，玩家输入一个数字之后，如果猜错了，程序不仅告知猜错了，还可以告知猜大了还是小了，那怎么办呢？相信聪明的你已经想到了下面这样的办法：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0;
    scanf("%d", &input);
    if (input == a) {
        printf("You're right!\n");
    }
    else {
        if (input > a) {
            printf("%d is bigger than %d\n", input, a);
        }
        else {
            printf("%d is smaller than %d\n", input, a);
        }
        printf("You're wrong! The correct answer is %d\n", a);
    }
    return 0;
}

  这样就好多了，猜一个数字还能给出反馈，不过这样写有点繁琐，加入说我们有很多层判断，我们就需要一层一层的嵌套else和if，还记得之前说的吗，else和if之后都可以不需要代码块，所以我们可以把其他的情况改造为这样：

if (condition) {

}
else if (condition2) {

}
else {

}

  也就是说，毕竟我们之后的内容都存在if的代码块之中了，就可以不需要再多写一层花括号了，然后我们也可以用很多很多这样的else-if组成一个比较完善的条件语句，通过if和else if假定条件，如果都不成立的话就执行else中的内容，于是我们的猜数游戏就改造成立这个样子：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0;
    scanf("%d", &input);
    if (input == a) {
        printf("You're right!\n");
    }
    else if (input > a) {
        printf("%d is bigger than %d\n", input, a);
        printf("You're wrong! The correct answer is %d\n", a);
    }
    else{
        printf("%d is smaller than %d\n", input, a);
        printf("You're wrong! The correct answer is %d\n", a);
    }
    return 0;
}

(4).如果情况还是不止一种…(switch-case语句)

  在C语言中，除了if-else，还有一种switch-case语句也可以作为条件语句使用，它的基本结构是：

switch (expression) {
    case value1:
        // Some expression
        break;
    case value2:
    ...
    default:
}

  switch-case中的case子句的写法在C语言中可以说是非常少见的了，case后的冒号范围内可以执行多条语句，而在别的语句中，一般会使用花括号将他们框起来，在每一个case的最后一般会加上一个break语句，break的意思是跳出当前，switch-case的执行顺序比较奇怪，首先按照expression的值向各个case去匹配，匹配到了之后执行对应case中的语句，执行完了之后又会继续执行下一个case的语句，尽管我们都知道expression的值已经不符合下一个case了，它会一直执行到最后一个case或碰到default才停止，所以这时候我们就需要使用break来避免它继续往下执行。
  default子句是当expression在前面的所有case中一个都没有匹配，执行其中的内容，default子句的最后不需要加break

(5).我想多猜两次啊！(while与for循环)

  我们的游戏现在已经可以根据玩家猜的结果输出对应的字符串了，这很好，但是我们只给了玩家一次机会，这一次结束了程序立马消失了，一点体验都没有！那如果想要多猜一次，怎么办呢？有的人可能会这么做：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0, second = 0;
    scanf("%d", &input);
    if (input == a) {
        printf("You're right!\n");
    }
    else if (input > a) {
        printf("%d is bigger than a\n", input);
        scanf("%d", &input);
        second = 1;
    }
    else{
        printf("%d is smaller than a\n", input);
        scanf("%d", &input);
        second = 1;
    }

    if (second) { // 通过这个second变量判断是不是输入了第二次
        if (input == a) {
            printf("You're right!\n");
        }
        else if (input > a) {
            printf("%d is bigger than a\n", input);
        }
        else {
            printf("%d is smaller than a\n", input);
        }
    }
    printf("a = %d\n", a);
    return 0;
}

  你还还真是聪明，这回可以猜两次了，可如果我想猜三次，难道我还需要在写一组这样的if-else语句吗？既然每次都是差不多的，我们可以利用循环语句来帮助我们完成这样重复的部分。

while循环

  while循环的基本结构如下：

while (condition) {
    // Some functions here...
}

  和if语句的结构差不多的，这里的condition同样也是条件语句，当满足条件的时候就执行while后的代码块的内容，与if相同，后面如果只有一条语句，后面也可以不用加花括号了，就像下面这样：

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	while (a < 100) a++;
	printf("a = %d\n", a);
	return 0;
}

  while循环一般用于知道循环条件，但是不能确定具体循环次数的情况，如果说，我们希望让玩家没有猜中数字之前，一直继续，直到猜中为止，我们把代码改造如下：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0;
    scanf("%d", &input);
    while (input != a) {
        if (input > a) {
            printf("%d is bigger than a\n", input);
            scanf("%d", &input);
        }
        else {
            printf("%d is smaller than a\n", input);
            scanf("%d", &input);
        }
    }
    printf("You're right!\n");
    printf("a = %d\n", a);
    return 0;
}

  太棒了！这样一来我们用很少的代码实现了一个可以一直继续的游戏！
  如果我们想要循环一直执行下去，即死循环，我们可以将condition设为1，即：

while (1) {
    // Some functions here...
}

  这样就可以一直执行下去了（如果你退不出程序了，在Windows下可以按Ctrl+C结束程序）

do-while循环

  do-while循环与while循环类似，一般也用于不确定次数的循环，其结构如下：

do {
    // Some functions here...
} while (condtion);

  这个语句与while一样，具有while和condition，不过要执行的语句是写在do后的语句块中的，它与while循环最大的区别是，无论condition是否成立，do语句块的代码都会先执行一次，执行完了之后，再开始判断是否符合条件，它可以等价于：

A_function();
while (A_condtion) {
    A_function();
}

  不过记住哦，一般的语句如果以代码块的花括号" } “结尾，就不需要加分号，而do-while的while后没有语句块，所以需要加上分号。（当然也是存在” }; “结尾的东西的，之后我们提到的struct(结构体)和union(联合)，以及你之后可能会学习的C++中的class(类)，他们都是以” }; "结尾的)。

for循环

  新的问题，小明认为一个100以内的猜数游戏，如果6次都猜不中，那肯定是这个人太笨了，于是他决定只给玩家6次机会，那我们怎么实现这个限制次数呢？我们可以利用一个计数变量cnt：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0, cnt = 0;
    scanf("%d", &input);
    cnt++;
    while (cnt < 6) {
        if (input > a) {
            printf("%d is bigger than a\n", input);
        }
        else if (input < a) {
            printf("%d is smaller than a\n", input);
        }
        else {
            printf("You're right!\n");
            printf("a = %d\n", a);
            break; // 跳出循环，之后会说
        }
        cnt++;
        if (cnt <= 6) scanf("%d", &input);
    }
    if (cnt >= 6) {
        printf("Try again later!\n");
    }
    return 0;
}

  非常好，这样就限制了猜数的次数，不过有的时候你会发现这个cnt好像有点不太好确定，特别是在这个跳出循环的边界条件，当然，边界条件依旧是需要考量的问题，但是我们可以用for循环来减少一些麻烦，for循环的结构如下：

for (expression1; expression2; expression3) {
    // Some functions here...
}

  3个expression用分号相互隔开，三个表达式有着他们特定的含义：
    expression1：一般为循环开始时执行的内容，之后的循环中不会再执行
    expression2：for循环的判断条件，与while保持一致，如果满足这个条件则会继续进行循环
    expression3：每一次循环要执行的操作
  举个例子，比如说我们要求这样一个累加式：
$$\sum _{n=1}^{100}n=?$$
我当然知道你可以很快告诉我答案，但是我想让计算机帮我算算看，那我们可以这么写：

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

  相当快的，C语言帮助我们完成了这个计算过程，那我们也可以利用for循环来改造猜数游戏：

#include 
int main()
{
    int a = 10, input = 0, success = 0;
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        scanf("%d", &input); // 每次循环都猜一次数字
        if (input > a) {
            printf("%d is bigger than a\n", input);
        }
        else if (input < a) {
            printf("%d is smaller than a\n", input);
        }
        else {
            printf("You're right!\n");
            printf("a = %d\n", a);
            success = 1;
            break; // 跳出循环，之后会说
        }
    }
    if (!success) {
        printf("Try again later!\n");
    }
    return 0;
}

  非常好，你又学会了一个新的语句，不过在for循环的第一个表达式那里好像有点不一样，我们写的是(int i = 0; i < 6; i++)，这和在外面int i = 0;然后再写(i = 0; i < 6; i++)有什么区别呢？还记得我们之前提过的作用域吗？for循环后的语句块也会形成一个更小的局部作用域，如果在for的圆括号中写入int i = 0，则是在for这个语句对应的代码块内定义一个变量i，且赋值为0，当for循环结束后，这个i就会因为代码块执行结束而消失，所以如果在循环时，没有将循环变量保存下来的需求时，可以在for循环的圆括号内声明变量，如果需要保存下来，那可就千万别这么做了。

  for循环的运用还是有相当多的门道的，例如说我们需要顺着打印一串数字出来，可以这么写：

#include 
int main()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d\t", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

  如果要倒着打印呢？那我们也让i倒过来：

#include 
int main()
{
    for (int i = 9; i >= 0; i--) { // 从9开始，依次递减，直到小于0停止
        printf("%d\t", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

  其实第三个表达式也不一定只能是i+1，也可以像下面这样，打印一串奇数：

#include 
int main()
{
    for (int i = 1; i < 10; i+=2) {
        printf("%d\t", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

  循环变量也可以不止一个嘛！看看下面这个例子，我们可以打印一串点：

#include 
int main()
{
    for (int i = 1, j = 10; i <= 10; i++, j--) {
        printf("(%d, %d)\n", i, j);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

  还有更多更多的操作，怎么样去用for循环，就全看你的想法了！

  for循环其实可以和while循环进行相互转换，一个如下的for循环：

for (expression1; expression2; expression3) {
    ...
}

实际上可以等价于：

expression1;
while (expression2) {
    ...
    expression3;
}

  如果要用for写一个死循环，我们只要不填expression2或者让expression2永远达不到即可，不过这也是一个坑，有的时候我们可能会让循环变量i自增，但是循环结束的条件却是i >= 0，这样一来条件永远达不到，就会一直循环下去，下次写代码的时候可要记得检查一下哦！

break语句与continue语句

  break语句好像很常见啊，我们在switch，for和while中都见到了它的身影，break是一个终结循环的语句，当执行到它后，switch，for和while等语句都会立刻停止执行，然后跳出他们对应的代码块，举个例子：

#include 
int main()
{
    int a = 0, b = 0;
    while (a < 100) {
        a++;
        if (a == 50) {
            break;
            b = 1;
        }
    }
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

  结果a等于50， b等于0，这便是因为在a等于50的时候，循环就被终止了，而终止是立刻执行的，所以之后的b = 1这句话也不会再执行了。
  continue语句语句的意思是继续执行，当然不是说它什么都不做了，而是跳过当前这一次循环，但是不会跳出循环，例如我们希望求这样一个和：
$$\sum _{n=1}^{40}n+\sum _{n=50}^{100}n=?$$
  如果把for循环拆成两个，写上去多少有点冗余了，毕竟我们的C语言还是很快的，所以可以这么写：

#include 
int main()
{
    int i = 0, sum = 0;
    for (i = 1; i <= 100; i++) {
        if (i > 40 && i < 50) continue;
        sum += i;
    }
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0;
}

  因为continue，达到条件之后当i处于41~49之间时，sum += i都没有被执行，我们简单加这么一行代码就解决了这个问题，真不错啊！

小结

  语句也真的是很重要的内容呢，我们可以通过各种控制语句的组合来操作数据，帮助我们完成许许多多的事情！当然，我知道可能大家听说过臭名昭著的goto语句，因为goto时常被滥用，如今的教程中已经不再建议使用，其实其余各种语句配合，也能实现goto的功能，所以我们就不再需要学习goto了（在C语言中）。在下一篇中我们将介绍C语言中一个非常重要的部分：函数。