C++入门到理解阶段二基础篇(5)——C++流程结构

1.顺序结构

程序从上到下执行

2.选择结构(判断结构)

判断结构要求程序员指定一个或多个要评估或测试的条件，以及条件为真时要执行的语句（必需的）和条件为假时要执行的语句（可选的）。

?

C++ 编程语言提供了以下类型的判断语句

语句	描述
if语句	一个 if 语句 由一个布尔表达式后跟一个或多个语句组成。
if-else语句	一个 if 语句 后可跟一个可选的 else 语句，else 语句在布尔表达式为假时执行。
嵌套if语句	您可以在一个 if 或 else if 语句内使用另一个 if 或 else if 语句。
switch语句	一个 switch 语句允许测试一个变量等于多个值时的情况。
嵌套switch语句	您可以在一个 switch 语句内使用另一个 switch 语句。

 if语句

C++ 中 if 语句的语法：

if(boolean_expression)
{
   // 如果布尔表达式为真将执行的语句
}

如果布尔表达式为 true，则 if 语句内的代码块将被执行。如果布尔表达式为 false，则 if 语句结束后的第一组代码（闭括号后）将被执行。

C 语言把任何非零和非空的值假定为 true，把零或 null 假定为 false。

int main() {
	int a=30;
	if (a<20)
	{
		cout << a;
	}
	cout << 20;
	return 0;
}

if-else语句

一个 if 语句 后可跟一个可选的 else 语句，else 语句在布尔表达式为假时执行。

C++ 中 if...else 语句的语法：

if(boolean_expression)
{
   // 如果布尔表达式为真将执行的语句
}
else
{
   // 如果布尔表达式为假将执行的语句
}

如果布尔表达式为 true，则执行 if 块内的代码。如果布尔表达式为 false，则执行 else 块内的代码。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 100;
 
   // 检查布尔条件
   if( a < 20 )
   {
       // 如果条件为真，则输出下面的语句
       cout << "a 小于 20" << endl;
   }
   else
   {
       // 如果条件为假，则输出下面的语句
       cout << "a 大于 20" << endl;
   }
   cout << "a 的值是 " << a << endl;
 
   return 0;
}

嵌套if语句

在 C++ 中，嵌套 if-else 语句是合法的，这意味着您可以在一个 if 或 else if 语句内使用另一个 if 或 else if 语句。

C++ 中 嵌套 if 语句的语法：

if( boolean_expression 1)
{
   // 当布尔表达式 1 为真时执行
   if(boolean_expression 2)
   {
      // 当布尔表达式 2 为真时执行
   }
}
您可以嵌套 else if...else，方式与嵌套 if 语句相似。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 100;
   int b = 200;
 
   // 检查布尔条件
   if( a == 100 )
   {
       // 如果条件为真，则检查下面的条件
       if( b == 200 )
       {
          // 如果条件为真，则输出下面的语句
          cout << "a 的值是 100，且 b 的值是 200" << endl;
       }
   }
   cout << "a 的准确值是 " << a << endl;
   cout << "b 的准确值是 " << b << endl;
 
   return 0;
}

switch语句

一个 switch 语句允许测试一个变量等于多个值时的情况。每个值称为一个 case，且被测试的变量会对每个 switch case 进行检查。

C++ 中 switch 语句的语法：

switch(expression){ case constant-expression : statement(s); break; // 可选的 case constant-expression : statement(s); break; // 可选的 // 您可以有任意数量的 case 语句 default : // 可选的 statement(s); }

switch 语句必须遵循下面的规则：

• switch 语句中的 expression 必须是一个整型或枚举类型，或者是一个 class 类型，其中 class 有一个单一的转换函数将其转换为整型或枚举类型。
• 在一个 switch 中可以有任意数量的 case 语句。每个 case 后跟一个要比较的值和一个冒号。
• case 的 constant-expression 必须与 switch 中的变量具有相同的数据类型，且必须是一个常量或字面量。
• 当被测试的变量等于 case 中的常量时，case 后跟的语句将被执行，直到遇到 break 语句为止。
• 当遇到 break 语句时，switch 终止，控制流将跳转到 switch 语句后的下一行。
• 不是每一个 case 都需要包含 break。如果 case 语句不包含 break，控制流将会 继续 后续的 case，直到遇到 break 为止。
• 一个 switch 语句可以有一个可选的 default case，出现在 switch 的结尾。default case 可用于在上面所有 case 都不为真时执行一个任务。default case 中的 break 语句不是必需的。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   char grade = 'D';
 
   switch(grade)
   {
   case 'A' :
      cout << "很棒！" << endl; 
      break;
   case 'B' :
   case 'C' :
      cout << "做得好" << endl;
      break;
   case 'D' :
      cout << "您通过了" << endl;
      break;
   case 'F' :
      cout << "最好再试一下" << endl;
      break;
   default :
      cout << "无效的成绩" << endl;
   }
   cout << "您的成绩是 " << grade << endl;
 
   return 0;
}

嵌套switch语句

可以把一个 switch 作为一个外部 switch 的语句序列的一部分，即可以在一个 switch 语句内使用另一个 switch 语句。即使内部和外部 switch 的 case 常量包含共同的值，也没有矛盾。

C++ 中的 switch 语句允许至少 256 个嵌套层次。

C++ 中 嵌套 switch 语句的语法：

switch(ch1) {
   case 'A': 
      cout << "这个 A 是外部 switch 的一部分";
      switch(ch2) {
         case 'A':
            cout << "这个 A 是内部 switch 的一部分";
            break;
         case 'B': // 内部 B case 代码
      }
      break;
   case 'B': // 外部 B case 代码
}

注意：? : 运算符

我们已经在前面的章节中讲解了条件运算符?:，可以用来替代 if...else 语句。它的一般形式如下：

Exp1 ? Exp2 : Exp3;

其中，Exp1、Exp2 和 Exp3 是表达式。请注意，冒号的使用和位置。

? 表达式的值是由 Exp1 决定的。如果 Exp1 为真，则计算 Exp2 的值，结果即为整个 ? 表达式的值。如果 Exp1 为假，则计算 Exp3 的值，结果即为整个 ? 表达式的值。

3.循环结构

有的时候，可能需要多次执行同一块代码。一般情况下，语句是顺序执行的：函数中的第一个语句先执行，接着是第二个语句，依此类推。编程语言提供了允许更为复杂的执行路径的多种控制结构。循环语句允许我们多次执行一个语句或语句组，下面是大多数编程语言中循环语句的一般形式：

循环类型。

循环类型	描述
while循环	当给定条件为真时，重复语句或语句组。它会在执行循环主体之前测试条件。
for循环	多次执行一个语句序列，简化管理循环变量的代码。
do-while循环	除了它是在循环主体结尾测试条件外，其他与 while 语句类似。
嵌套循环	您可以在 while、for 或 do..while 循环内使用一个或多个循环。

 while循环

只要给定的条件为真，while 循环语句会重复执行一个目标语句。

C++ 中 while 循环的语法：

while(condition)
{
   statement(s);
}

在这里，statement(s) 可以是一个单独的语句，也可以是几个语句组成的代码块。condition 可以是任意的表达式，当为任意非零值时都为真。当条件为真时执行循环。当条件为假时，程序流将继续执行紧接着循环的下一条语句。

int main() {
	int a=3;
	while (a<30)
	{
		cout << a;
		a++;
	}
	return 0;
}

for循环

for 循环允许您编写一个执行特定次数的循环的重复控制结构。

C++ 中 for 循环的语法：

for ( init; condition; increment )
{
   statement(s);
}

下面是 for 循环的控制流：

1. init 会首先被执行，且只会执行一次。这一步允许您声明并初始化任何循环控制变量。您也可以不在这里写任何语句，只要有一个分号出现即可。
2. 接下来，会判断 condition。如果为真，则执行循环主体。如果为假，则不执行循环主体，且控制流会跳转到紧接着 for 循环的下一条语句。
3. 在执行完 for 循环主体后，控制流会跳回上面的 increment 语句。该语句允许您更新循环控制变量。该语句可以留空，只要在条件后有一个分号出现即可。
4. 条件再次被判断。如果为真，则执行循环，这个过程会不断重复（循环主体，然后增加步值，再然后重新判断条件）。在条件变为假时，for 循环终止。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // for 循环执行
   for( int a = 10; a < 20; a = a + 1 )
   {
       cout << "a 的值：" << a << endl;
   }
 
   return 0;
}

基于范围的for循环(C++11)

for 语句允许简单的范围迭代：

int my_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 每个数组元素乘于 2
for (int &x : my_array)
{
    x *= 2;
    cout << x << endl;  
}
// auto 类型也是 C++11 新标准中的，用来自动获取变量的类型
for (auto &x : my_array) {
    x *= 2;
    cout << x << endl;  
}

上面for述句的第一部分定义被用来做范围迭代的变量，就像被声明在一般for循环的变量一样，其作用域仅只于循环的范围。而在":"之后的第二区块，代表将被迭代的范围。

实例

#include<iostream>  
#include<string>  
#include<cctype>  
using namespace std;  
  
int main()  
{  
    string str("some string");  
    // range for 语句  
    for(auto &c : str)  
    {  
        c = toupper(c);  
    }  
    cout << str << endl;  
    return 0;  
}

上面的程序使用Range for语句遍历一个字符串，并将所有字符全部变为大写，然后输出结果为：

SOME STRING

do-while循环

不像 for 和 while 循环，它们是在循环头部测试循环条件。do...while 循环是在循环的尾部检查它的条件。

do...while 循环与 while 循环类似，但是 do...while 循环会确保至少执行一次循环。

C++ 中 do...while 循环的语法：

do
{
   statement(s);

}while( condition );

请注意，条件表达式出现在循环的尾部，所以循环中的 statement(s) 会在条件被测试之前至少执行一次。

如果条件为真，控制流会跳转回上面的 do，然后重新执行循环中的 statement(s)。这个过程会不断重复，直到给定条件变为假为止。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
   // 局部变量声明
   int a = 10;

   // do 循环执行
   do
   {
       cout << "a 的值：" << a << endl;
       a = a + 1;
   }while( a < 20 );
 
   return 0;
}

a 的值： 10
a 的值： 11
a 的值： 12
a 的值： 13
a 的值： 14
a 的值： 15
a 的值： 16
a 的值： 17
a 的值： 18
a 的值： 19

嵌套循环

一个循环内可以嵌套另一个循环。C++ 允许至少 256 个嵌套层次。

C++ 中 嵌套 for 循环 语句的语法：

for ( init; condition; increment ) { for ( init; condition; increment ) { statement(s); } statement(s); // 可以放置更多的语句 }

C++ 中 嵌套 while 循环 语句的语法：

while(condition) { while(condition) { statement(s); } statement(s); // 可以放置更多的语句 }

C++ 中 嵌套 do...while 循环 语句的语法：

do { statement(s); // 可以放置更多的语句 do { statement(s); }while( condition ); }while( condition );

关于嵌套循环有一点值得注意，可以在任何类型的循环内嵌套其他任何类型的循环。比如，一个 for 循环可以嵌套在一个 while 循环内，反之亦然。

循环控制语句

循环控制语句更改执行的正常序列。当执行离开一个范围时，所有在该范围中创建的自动对象都会被销毁。

C++ 提供了下列的控制语句。点击链接查看每个语句的细节。

控制语句	描述
break语句	终止 loop 或 switch 语句，程序流将继续执行紧接着 loop 或 switch 的下一条语句。
continue语句	引起循环跳过主体的剩余部分，立即重新开始测试条件。
goto语句	将控制转移到被标记的语句。但是不建议在程序中使用 goto 语句。

break语句 

C++ 中 break 语句有以下两种用法：

1. 当 break 语句出现在一个循环内时，循环会立即终止，且程序流将继续执行紧接着循环的下一条语句。
2. 它可用于终止 switch 语句中的一个 case。

如果您使用的是嵌套循环（即一个循环内嵌套另一个循环），break 语句会停止执行最内层的循环，然后开始执行该块之后的下一行代码。

continue语句

C++ 中的 continue 语句有点像 break 语句。但它不是强迫终止，continue 会跳过当前循环中的代码，强迫开始下一次循环。

对于 for 循环，continue 语句会导致执行条件测试和循环增量部分。对于 while 和 do...while 循环，continue 语句会导致程序控制回到条件测试上。

语法

C++ 中 continue 语句的语法：

goto语句

goto 语句允许把控制无条件转移到同一函数内的被标记的语句。

注意：在任何编程语言中，都不建议使用 goto 语句。因为它使得程序的控制流难以跟踪，使程序难以理解和难以修改。任何使用 goto 语句的程序可以改写成不需要使用 goto 语句的写法。

语法

C++ 中 goto 语句的语法：

goto label;
..
.
label: statement;

在这里，label 是识别被标记语句的标识符，可以是任何除 C++ 关键字以外的纯文本。标记语句可以是任何语句，放置在标识符和冒号（:）后边。

无限循环

如果条件永远不为假，则循环将变成无限循环。for 循环在传统意义上可用于实现无限循环。由于构成循环的三个表达式中任何一个都不是必需的，您可以将某些条件表达式留空来构成一个无限循环。

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main ()
{
 
   for( ; ; )
   {
      printf("This loop will run forever.\n");
   }
 
   return 0;
}

当条件表达式不存在时，它被假设为真。您也可以设置一个初始值和增量表达式，但是一般情况下，C++ 程序员偏向于使用 for(;;) 结构来表示一个无限循环。

注意：按 Ctrl + C 键终止一个无限循环。

?

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