突破编程_C++_基础教程（选择与循环）
1 选择
C++ 的选择逻辑包含 if-else 语句与 switch 语句，为程序提供了一种有条件地执行代码块的方式。
1.1 if-else 语句
C++编程中，if-else 语句用于测试条件。C++ 包含如下类型的 if-else 语句：if 语句、if-else 语句、嵌套 if 语句以及 if-else-if 梯形语句。
1.1.1 if-else 语句基本语法
if-else 语句基本语法如下：
if( condition )
{
if-branch
}
else if( condition )
{
else-if-branch
}
else
{
else-branch
}
if-else 语句控制条件分支逻辑：当 condition 计算结果为非零值时，会执行 if-branch 语句。否则，如果存在 else ，将执行 else-branch 语句。
1.1.2 if-else 语句使用的注意点
（1）判断条件的结果
计算结果为非零的 condition 表达式包括：true、非 null 指针以及任何非零算术值，因此 if( -1 ) 也会判断为正确。
（2）简化复杂的判断条件
对于复杂的判断条件，可以通过 bool 值的设值来增加代码的可读性。比如定义这样一个判断：打印优秀学生的姓名，其中优秀学生满足的条件是：数学分数大于95分，语文分数大于92分并且体育达标，样例代码如下：
#include
using namespace std;
struct Student
{
string name;
double mathScore; //数学成绩
double literatureScore; //语文成绩
bool sportsFlag; //体育达标
};
int main()
{
Student st;
if (st.mathScore>95 && st.literatureScore>92 && st.sportsFlag)
{
printf("name = %s",st.name.c_str());
}
//使用 bool 变量 excellentStudentFlag，提高了代码的可读性，比增加注释更好
bool excellentStudentFlag = st.mathScore > 95 && st.literatureScore > 92 && st.sportsFlag;
if (excellentStudentFlag)
{
printf("name = %s", st.name.c_str());
}
return 0;
}
（3）花括号的使用
在 if-else 语句中，如果只有一条语句需要执行，可以省略花括号。但是，为了代码的可读性和防止出错的可能性，建议在 if-else 语句中始终使用花括号。这样可以方便后续代码的维护和修改。
（4）避免嵌套过深
嵌套过深的 if-else 语句会使代码难以阅读和维护。如果需要使用多个条件判断，可以考虑使用 switch-case 语句或者使用多态设计模式。
（5）考虑 if-else 的性能影响
if-else 语句是顺序执行，一直执行到判断为真的条件才会停止。在涉及大量数据处理的程序中，可能会对程序的性能产生影响，所以在性能要求较高的场景中，考虑使用其他更高效的控制语句或者算法，可以提高程序的运行效率。
1.2 switch 语句
switch 语句用于根据整型表达式的值在多个代码段中进行选择。
1.2.1 switch 语句基本语法
switch 语句基本语法如下：
switch (expression) {
case value1:
// 代码块1
break;
case value2:
// 代码块2
break;
...
default:
// 默认代码块
}
switch 语句使程序根据 expression 的值转移到其语句正文中的一个标记语句（ case 语句或者 default 语句）。expression 必须是整数型或明确转换为整数型的类类型（注意：float 与 double 类型不能隐式地转换为整数型，因此它们不能被用作 switch 的表达式）。 switch 语句在处理多个条件时非常有用（性能也非常高，会精准命中到具体的 case 语句或者 default 语句中），可以替代多个嵌套的 if-else 语句，使代码更加简洁和易读。
1.2.2 switch 语句使用的注意点
（1）default 语句的位置
各个标记语句分支（case 语句或者 default 语句）出现的次序可以任意，通常将 default 语句放在最后。
（2）break 的使用
执行完一个 case 语句后，若无 break 语句，还将接着执行其后的分支中的语句序列。例如：
#include 上面代码的输出为：
1
2
2 循环
C++ 提供了以下几种基础的循环类型：while 循环、do-while 循环、for 循环以及嵌套循环。
在 STL 编程中，C++ 提供了 for_each 循环（需引入头文件 #include ）。
C++11 标准提供了基于范围的 for 循环，让循环的编码与维护变得更加简便。
2.1 while 循环
在程序执行到 while 语句时，首先判断循环条件中表达式的值，当表达式的值为假（ 0 、false 或者空指针），则直接跳过循环体语句，执行 while 循环的下一条语句。
当表达式的值为真时，循环体语句的代码将被执行。每次执行完循环体语句后，循环条件中表达式会再次被判断，如果表达式的值仍然为真，循环将继续执行。否则当表达式的值为假，循环终止，进入 while 循环的下一条语句。
2.1.1 while 循环的语法格式
如下为语法格式：
while( 循环条件 ){
循环体语句
}
while 循环的关键点是循环可能一次都不会执行。当循环条件中表达式的值为假时，会跳过循环体语句，直接执行紧接着 while 循环的下一条语句。
2.1.2 while 循环的控制
break 语句以及 continue 语句用于 while 循环的控制。（除此之外还有 goto 语句，但是非常不建议在程序中使用该语句）
break 语句：当 break 语句出现在 while 循环的循环体语句时，循环会立即终止，且程序流将继续执行紧接着 while 循环的下一条语句。
continue 语句：当 continue 语句出现在 while 循环的循环体语句时，会跳过当前循环中的代码，强制开始下一次循环判断，判断结果为真则执行循环。
2.1.3 while 循环使用的注意点
（1）循环条件的判断
表达式的值为假的条件是 0 、false 或者空指针，也就是说 while (-1) 也是会进入循环的。
（2）警惕无限循环
如果循环条件始终为真值，则 while 循环将会无限循环下去。
（3）作用域
每单次循环结束，循环体内的局部变量都被释放，下一次循环重新进入循环体，里边的全部局部变量都会重新定义。
2.2 do-while 循环
do-while 循环的语法格式如下：
do
{
循环体语句
}
while( 循环条件 )
在 do-while 循环中，循环体语句至少执行一次，然后检查条件表达式。如果条件表达式为真，则继续执行代码块，并重复此过程。如果条件表达式为假，则退出循环。
除了循环体语句至少执行一次这个特征点， do-while 循环的其他特性以及使用的注意点与上面的 while 循环相同。
2.3 for 循环
for 循环用于重复程序的一部分几次(或多次)。其最常应用于固定次数的循环。
针对无限循环，for(;;) 与 while(true) 都可以实现该功能，不过从效率上看，while(true) 每次循环要判断循环条件, 而 for(;;) 循环没有判断，理论上会节省时间。
2.3.1 for 循环的语法格式
如下为语法格式：
for(初始化语句; 判断条件语句; 条件表达式语句){
循环体语句
}
for 循环初始值可以有多条初始化语句，但要求类型一样，并且中间用逗号隔开。循环变量的迭代也可以有多条变量迭代语句，中间用逗号隔开。如：for（i=0，j=0; j< num; i++，j+=10）
2.3.2 for 循环的控制
break 语句以及 continue 语句用于 for 循环的控制。（除此之外还有 goto 语句，但是非常不建议在程序中使用该语句）
break 语句：当 break 语句出现在 for 循环的循环体语句时，循环会立即终止，且程序流将继续执行紧接着 for 循环的下一条语句。
continue 语句：当 continue 语句出现在 for 循环的循环体语句时，会跳过当前循环中的代码，强制开始下一次循环判断，判断结果为真则执行循环。
2.3.3 for 循环使用的注意点
（1）检查条件表达式，防止进入无限循环
for 循环的条件表达式用于确定循环何时继续或终止。确保条件表达式在每次迭代时都进行适当的更新，从而可以在完成期待循环次数时，可以结束循环。
（2）作用域
在 C++ 标准中，for 循环中声明的变量将在 for 循环结束后超出范围。 例如：
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
printf("i = %d\n",i);
}
printf("i = %d\n", i); //错误： 这里的 i 已经超出 for 循环作用域
（3）for 循环执行顺序
针对 for 循环的语法结构：
for(初始化语句; 判断条件语句; 条件表达式语句){
循环体语句
}
首先执行初始化语句，该语句在整个 for 循环中仅执行一次。接下来执行判断条件语句，如果判断条件语句返回是真，则执行循环体语句。最后执行条件表达式语句，如此循环。样例代码如下：
#include
using namespace std;
int main()
{
for (int i = 0;printf("i < 2\n"), i < 2; i++, printf("i++\n"))
{
printf("i = %d\n",i);
}
return 0;
}
上面代码的输出为：
i < 2
i = 0
i++
i < 2
i = 1
i++
i < 2
从 for 循环执行顺序可知，条件表达式语句 i++ 与 ++i 的效果是一样的。
2.4 for_each 循环
for_each 是 C++ 标准库中的一个算法，用于对容器中的每个元素执行指定的操作。它接受两个迭代器，表示要处理的范围，同时需要传入一个可调用对象（如函数、函数对象或 lambda 表达式），这个可调用对象定义了对每个元素执行的操作。for_each 主要用于遍历容器，如 vector 、 list 、set 等。
2.4.1 for_each 循环语法结构
如下为语法格式：
for_each(开始迭代器, 结束迭代器, 可调用对象);
开始迭代器和结束迭代器定义了要处理的元素范围。
可调用对象（如函数、函数对象或 lambda 表达式）定义了对每个元素执行的操作。注意其接受容器中元素的引用作为参数。
for_each 循环提供了简洁的方式来遍历容器中的每个元素，并对每个元素执行特定的操作。它避免了编写显式的循环结构，使代码更加简洁和易读。
2.4.2 for_each 循环使用 Lambda 表达式作为可调用对象
样例代码如下：
#include 上面代码的输出为：
1 2 3 4 5 6
2.4.3 for_each 循环使用普通函数作为可调用对象
样例代码如下：
#include 上面代码的输出为：
1 2 3 4 5 6
2.4.4 for_each 循环使用函数对象作为可调用对象
样例代码如下：
#include 上面代码的输出为：
1 2 3 4 5 6
2.4.4 for_each 循环的并行功能
注：该部分内容涉及到 C++17 新特性。
C++17 引入了并行算法头文件 ，其中包含并行版本的 for_each 循环算法。如下为语法格式：
for_each(执行策略对象，开始迭代器, 结束迭代器, 可调用对象);
执行策略对象用于设置并行执行方式。可选的执行策略有：
std::execution::seq：顺序执行（非并行）
std::execution::par：并行执行
std::execution::par_unseq：并行和向量化执行
样例代码如下：
#include 需要注意的是，使用并行算法需要考虑线程安全和数据依赖等问题。在并行处理中，需要确保操作的线程安全性，并避免出现数据竞争和依赖错误。
2.5 基于范围的 for 循环
注：该部分内容涉及到 C++11 新特性。
基于范围的 for 循环（ range-based for loop ）是 C++11 引入的一种新特性，它提供了一种简洁的方式来遍历容器或数组中的元素。对于 C++ 的容器来说（如 vector 、 list 、set 等），上面章节提到的 for 循环以及 for_each 循环，都需要显示的给出循环范围的开头和结尾，而基于范围的 for 循环则不需要再传递容器的两端，循环会自动以容器为范围展开，直接对容器中的元素进行处理。
2.5.1 基于范围的 for 循环的语法格式
如下为语法格式：
for (元素类型 变量名 : 容器或数组) {
// 循环体
}
其中，元素类型是容器或数组中元素的类型，变量名是用于遍历元素的临时变量，容器或数组是要遍历的容器或数组。容器或数组也可以为表达式，只要其返回值是容器或数组即可。
2.5.2 基于范围的 for 循环用于数组
样例代码如下：
#include 上面代码的输出为：
1 2 3 4 5 6
2.5.3 基于范围的 for 循环用于容器
样例代码如下：
#include 上面代码的输出为：
1 2 3 4 5 6