零基础学C语言——循环与控制结构
这是一个C语言系列文章，如果是初学者的话，建议先行阅读之前的文章。笔者也会按照章节顺序发布。
本篇详细讲解循环结构与控制结构。对于每一种编程语言来说，这都是必不可少的结构。
循环结构
循环结构是为了简化重复工作而给出一种语句。
前面函数一文中曾提及，函数是对一种功能的封装，以便日后直接使用这种功能。看似都是简化重复工作，但它们之间并非替代关系。
例如有一个需求：向文件中写入一千万行相同数据。
未学习循环时，只有将写数据函数在代码文件中写一千万行来完成。
这样的代码...
编辑代码极慢，且生成的二进制文件相较于同功能使用循环的代码来说要大很多（一千万个call指令）。
然而利用循环，上述的需求三行代码即可搞定。
来简单看看循环结构的执行流程：
循环结构流程图
通常，程序执行到循环结构时会先判断循环条件是否满足，满足循环条件，则进入循环内部执行相应语句（上例的调用写文件函数），然后继续判断循环条件（是否不足一千万次）是否满足，如此往复，直至循环条件不满足时，跳出循环。
在C语言中有三种循环结构：
- while
- do-while
- for
while
while语句的一般形式如下：
while (循环条件) { ...//循环内的语句}//如果循环内只有一条语句，也可省略大括号，其实{}及其内部语句这个整体也可以看作为一个语句，叫块语句while (循环条件) ...;//某一条语句关于大括号{}形成的块语句，我将在后续作用域相关的文章中提及。
例如：
int i = 0;while (i < 10) { ++i;}//也可写成while (i < 10) ++i;do-while
我们先看下do-while的一般形式：
do { ...//循环内语句} while (循环条件);do-while与while的差别在于，循环条件的检查是前置还是后置。
while的执行流程与上面的流程图一致，即先验证循环条件是否满足，满足则进入循环。
而do-while则是先执行循环内语句，然后检查循环条件，满足循环条件则继续执行循环内语句，如此往复，直至循环条件不满足时退出循环。
for
先看一下for循环结构的一般形式：
for (表达式1;表达式2;表达式3) { ...//循环内语句}//如果循环内只有一条语句，可省略大括号for (表达式1;表达式2;表达式3) ...;//某一条语句for循环中三个表达式均可以根据需求给出或者省写。三个表达式的含义如下：
- 表达式1——循环的前置处理，即在检查循环条件前被执行，一般都是用来初始化循环条件相关的变量
- 表达式2——循环条件，每一轮执行循环内语句前都要验证表达式2的值是否为真，为真则执行循环内语句
- 表达式3——循环后置处理，每一轮循环内语句执行后，在检测循环条件（表达式2）前被执行，一般用于修改循环条件相关的变量值
看个例子：
int i;for (i = 0; i < 10; ++i) { printf('%d\n', i);}这个例子中，利用for循环让程序执行10次printf函数的调用，而printf将会在终端打印每一次循环时i的值。再来看几个例子：
int i = 0;for (; i < 10; ) { printf('%d\n', i); ++i;}int i;for (i = 0; i < 10; ++i) printf('%d\n', i);这两个例子的功能与上一个代码区的代码功能完全一样，只是for循环结构写法略有不同而已。
控制结构
控制结构是用来对程序执行流程进行控制的，例如满足什么条件执行哪些语句。
看一下控制结构的一般流程：
控制结构流程图
程序进入控制结构后一般先进行条件判断，如果满足条件则执行一段语句，如果不满足条件则不执行语句或执行另一段语句。这类流程一般称为分支结构。除却分支结构外，流程控制还包含一些其他功能。
在C语言中，流程控制包含如下内容：
- if-else
- switch
- break
- continue
- goto
if-else
这是最典型的分支结构，其形式非常直观。
假设我们定义了如下两个变量：
int a = 90, b = 80;我希望a>b时向终端输出a的值，那么代码可以写成：
if (a > b) { printf('%d\n', a);}如果同时我希望a<=b时，输出b的值呢？
if (a > b) { printf('%d\n', a);} else { printf('%d\n', b);}if-else语句的一般形式：
if (判断条件) { ...//条件成立时的一段语句} else { ...//条件不成立时的一段语句}其中，如果{}中只有一条语句，那么大括号可以省写。
if-else也可以嵌套，看下面这个例子：
if (a > b) { if (a-b > 10) { //潜入if判断，a-b的值大于10则调用printf printf('%d\n', a-b);//打印a-b的值 }} else { if (a%b == 1) { //此处大括号不可省写，因为内部包含多于1条语句 a = 100; printf('%d\n', a%b); } else //此处大括号可以省写，因为只有一条函数调用语句 printf('%d\n', b);}如果我对a - b的结果有多种处理时，除了上述的嵌套，还可以怎么写呢？
if (a-b == 10) { printf('%d\n', a);} else if (a-b == 9) { printf('%d\n', b);} else if (a-b == 8) { printf('%d\n', a);} else { printf('%d\n', b);}这里其实也是嵌套，因为else后跟的是一条if语句，因此大括号省略。将if直接写在else后，代码读起来更容易理解。
switch
如果上例中的分支条件有很多的话，则会写出一长串if-else，这样的代码会很蠢笨，有没有更优雅的写法呢？来一起看看switch吧，重写上面a-b的例子：
switch (a-b) { case 10: printf('%d\n', a); break; case 9: printf('%d\n', b); break; case 8: printf('%d\n', a); break; default: printf('%d\n', b); break;}这段代码的含义与上面的if-else版本的完全一样，但这样看着是不是更简洁一些？
来看下switch的一般形式：
switch (表达式) { case 数值1: ...//一些语句 case 数值2: { ...//一些语句 } ... default: ...//一些语句}表达式的值的数据类型必须为基本数据类型，且不能为指针类型。上例中，表达式a-b的值为整型。
switch中对每个分支做的都是等值判断。
case关键字后跟的数值，这些数值的数据类型都必须是基本数据类型，且不能为指针类型。
上面的例子中用到了break，我们马上就会说到。break本是用来跳出循环的，但也可用于switch结构中。如果a-b的例子（a=90, b=80）中不加入break，那么终端输出结果就会是：
90809080即，会从第一个满足等值匹配的case处执行其中语句，并在下一个case处不进行等值判断，直接执行其中语句，如此直至switch中的后续分支都被执行完。
此外，case后可以写{}也可不写，但这两者的差别并不是在于case中语句数量，而是是否可以定义新的变量。
switch (a - b) { case 10: int c = a - b; break; default: break;}这样的写法是不符合语法的，case内如果不加{}，则不允许定义变量。如果一定要定义，可以如下写：
switch (a - b) { case 10: { int c = a - b; break; } default: break;}break
在switch中提到过，break是用来跳出循环的，我们举个例子：
int i;for (i = 0; i < 10; ++i) { if (i % 10 == 3) break;}这段代码利用for循环结构做10次循环，但是我希望在第4次循环（i=3）时退出循环。我们可以利用if语句做判断，然后利用break关键字配以分号所组成的语句跳出循环。
continue
除了跳出循环，有时我们发现循环中有一些变量的内容未达到预期时，希望暂时不执行循环内的一些语句处理。例如：
int i = 0, j = 0;for (i = 0; i < 10; ++i, ++j) {//for中的是表达式，逗号表达式也可以被应用在此 if (j < 5) continue; j *= 10;}这个例子中，我期望j在小于5时不要乘10，此时，我可以用if语句来判断j的内容，如果小于5，则用continue关键词配以分号所组成的语句，让循环中的执行流程不继续往下执行，而是直接走到for的第三个表达式处理，然后流程再进入for的第二个表达式判断，满足第二个表达式条件后继续进入for中从头执行语句，如此往复，直到j满足条件后，才每轮循环都执行j *= 10;这条语句。
goto
有时，我们不在循环中时，也会有跳转的需求，尽管这类需求极少。在日常工程中，也不推荐使用goto关键词，因为滥用goto会让代码维护难度增加。
我们来看一个goto的例子：
int main(void){ int a = 10;again: ++a; if (a < 12) goto again; return 0;}这里，again是一个标号（label），其命名规则与变量命名规则一致，其后必须跟随冒号。标号在其所在作用域（即其所在函数）内唯一。
goto的必须配合label一同使用，因为编译器需要知道流程跳转到什么位置。
上面的这段代码的含义就是，定义了整型变量a，然后a自加，判断a的值是否小于12，小于的话，跳转到again的位置继续执行其后的语句（也就是从++a;开始的部分）。如果a >= 12了，那么正常返回。
一个综合使用的例子
#include <stdio.h>int main(void){ int i; char s[] = 'Hello World'; for (i = 0; i < sizeof(s); ++i) { if (s[i] == '\0') break; switch (s[i]) { case 'H': case 'W': printf('up-case\n'); break; case ' ': printf('blank\n'); break; default: printf('low-case\n'); break; } } return 0;}其中，case部分如果不写任何语句，那么流程在匹配后会继续向下一个case前进，但不会对下一个case的值进行等值验证，直接进入其语句部分执行。
今天所提及的这些循环结构与控制结构都是可组合使用的。学习语言要将知识点融会贯通，这需要一个过程，需要多进行尝试，尝试出错不要怕，想清原因并尝试如何修正将会大大提升编程水平与信心。
喜欢的小伙伴可以关注码哥，也可以给码哥留言评论，如有建议或者意见也欢迎私信码哥，我会第一时间回复。
感谢阅读！