C++ 控制流
控制流
为什么会有控制流这玩意呢？那是因为程序不总是按顺序执行。这个很好理解，生活中也随处可见。例如：如果今天不下雨，那我就去打篮球，否则，宅在宿舍打LOL。这个就可以对应if else这种控制流结构了。控制流在大多数的语言中都是有的，而且也基本上都是 while for if这三剑客或者变种。
程序设计语言一般都会提供多种不同的控制流语句，允许我们执行更为复杂的执行路径。
while语句
while 语句 反复执行一段代码，直至给定的条件为假(false)为止。while语句的形式为:
while (condition)
statement
让我们用while语句来完成一个小任务：求整数1到100的和。 知道大数学家高斯的人，想必都知道这个经典问题的出处。直接上代码：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int sum = 0; // sum用于存储和
int x = 1; // 当前要加的值
while (x <= 100) // 判断当前值是否小于等于100
{
sum = sum + x; // 和加上当前要加的值
x = x + 1; // 当前值加1，往后递推。
}
cout << "整数1到100的和为" << sum << endl;
return 0;
}
注释比较详尽，就不一一解释了。使用while语句特别要注意的是条件以及条件的改变，不然容易造成死循环，使程序崩溃。例如上面的程序，粗心的人忘了写 x = x + 1 这一句，那么程序就会陷入死循环。
最经典的Windows消息机制也是用的while语句，像这样：
// 消息循环过程
MSG msg = {0};
while (msg.message != WM_QUIT) // 如果没有退出消息
{
if(PeekMessage(&msg, hwnd, 0, 0, PM_REMOVE))
{
TranslateMessage(&msg); // 将虚拟按键装化为字符
DispatchMessage(&msg); // 分发消息给程序窗口
}
}
还有一些输入不确定数量的数，也可以使用while语句解决。
问题：输入若干个整数，求其和。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int sum = 0; // sum用于存储和
int x = 0; // 当前要输入的值
int num = 0; // 记录一共输入了几个数
while (cin >> x) // 读取数，一直遇到结束符为止
{
num = num + 1;
sum = sum + x; // 和加上当前要加的值
}
cout << "你一个输入了" << num << "个数," << "这些数的和为:" << sum << endl;
return 0;
}
在Windows系统下，结束输入的组合键是 Ctrl + Z,然后回车。 Linux系统下是 Ctrl + D。 Max OS系统下是 Ctrl + D
另外，还有个和while有关的是do while结构的语句。这种结构会至少执行一次循环体，然后检查while中的条件是否成立。看示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int count = 0; // 记录一共执行了几次循环体
do
{
count = count + 1;
// 一段你想执行的代码
} while (false);
cout << "语句块执行的次数为：" << count << endl;
return 0;
}
输出结果为1，也就是说，这种结构至少执行一次 do 语句块中的代码。
for 语句
像while语句这样在循环条件中检测变量，在循环体中改变变量的模式非常频繁。于是一个专门的语句出现了，它就是 for 语句。 for语句的形式为：
for(init-statement; condition; expression)
statement
每个for语句都包含两部分：循环头和循环体。循环头控制循环体的执行次数，它由三个部分组成：一个初始化语句(init-statement),一个循环条件(condition)以及一个表达式(expression)。
for循环和while循环是可以相互转换的。
看之前的一个小任务：求整数1到100的和。 使用for语句完成如下：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int sum = 0; // sum用于存储和
for (int x = 1; x <= 100; ++x)
{
sum += x; // 和加上当前要加的值
}
cout << "整数1到100的和为" << sum << endl;
return 0;
}
简述一下for循环的总体执行流程
- 创建变量x，将其初始化为1
- 检测变量x是否小于等于100，若检测成功，执行for循环的循环体。若失败，退出循环。继续执行循环体之后的代码。
- 将x的值增加1
- 重复第2步中的检测条件，只要条件为真，就继续执行剩余步骤。
需要注意的是，for语句的初始化语句、循环条件、表达式都是可以省略的。例如for (; ;){}，相当于while(true){}。 所以说，for语句使用不当，也会造成死循环。
范围for语句
C++ 11新标准引入的一种更简单的for语句。这种语句可以遍历容器或者其他序列的所有元素。
范围for语句(range for statement) 的语法形式如下：
for (declaration : expression)
statement
declaration 定义了一个变量，序列中的每个元素都是能转换成该变量的类型。
expression 必须是一个序列。 例如可以是 数组、vector或者string等对象。
看代码：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
// 范围for语句。如果想要改写范围变量，则需要把它写成引用形式。
for (auto& val : v)
{
val = val * val;
}
// 普通的for语句
for (vector<int>::iterator iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter)
{
cout << *iter << " ";
}
return 0;
}
输出结果为：81 64 49 36 25 16 9 4 1 0
可见容器内的值已经被改变。
if 语句
if语句也就是条件语句。大部分语言都支持了if语句。if语句的形式为：
if (condition)
statement
另一种if语句带else分支，形式为：
if (condition)
statement
else
statement2
如果condition为真，则执行statement语句，否则执行statement2语句。
另外还有就是嵌套的if语句，像这样：
if (condition)
{
// other code
if (condition1)
{
// other code
}
else
{
// other code
}
}
else
{
// other code
}
建议大家像我一样，使用方括号和缩进，来控制执行路径，解决垂悬else问题，也使得代码更加可读。
看一个《C++ Prime》上的一个例子：统计输入中的每个值连续出现的次数。
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
// currentVal 是我们正要统计的数，我们将新的值存入val
int currentVal = 0, val = 0;
// 读取第一个数，并确保有数据可以处理
if (cin >> currentVal)
{
int count = 1; // 保存我们正在处理的当前值的个数
while (cin >> val)
{
if (val == currentVal) // 如果值相同
{
++count;
}
else // 如果值不同，则打印出现的个数
{
cout << currentVal << "出现了" << count << "次" << endl;
currentVal = val; // 记住新出现的这个值
count = 1; // 重置计数器
}
} // while循环到这里结束
// 打印文件中最后一个值的个数
cout << currentVal << "出现了" << count << "次" << endl;
} // 最外层if语句结束
return 0;
}
最基本的流程控制实际就这三个，也是大多数语言所支持的。其他的一些控制流其实都可以用这三个来转换。下面介绍一下switch语句和跳转语句，他们也是控制流程语句的一份子。
switch 语句
switch语句(switch statement) 提供了一条便利的途径使得我们在若干个固定选项中做出选择。switch语句形式如下：
switch (switch_on)
case x1:
statement1
break;
case x2:
statement2
break;
// other case
default:
statementn
break;
case关键字和它对应的值一起被称为 case标签(case label)。 case标签必须是整型常量表达式。
下面用一段代码来说明此问题：
问题: 统计一段小写文本中元音字母出现次数，以及非元音字母出现的次数。
代码：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
// 五个元音分别统计
int aCount = 0, eCount = 0, iCount = 0, oCount = 0, uCount = 0;
// 非元音统计
int otherCount = 0;
char ch;
while (cin >> ch)
{
switch (ch)
{
case 'a':
++aCount;
break;
case 'e':
++eCount;
break;
case 'i':
++iCount;
break;
case 'o':
++oCount;
break;
case 'u':
++uCount;
break;
default:
++otherCount;
break;
}
}
cout << "元音字母a出现的次数为：" << aCount << endl;
cout << "元音字母e出现的次数为：" << eCount << endl;
cout << "元音字母i出现的次数为：" << iCount << endl;
cout << "元音字母o出现的次数为：" << oCount << endl;
cout << "元音字母u出现的次数为：" << uCount << endl;
cout << "非元音字母出现的次数为：" << otherCount << endl;
return 0;
}
输入：acetanlovesnail
输出：
元音字母a出现的次数为：3
元音字母e出现的次数为：2
元音字母i出现的次数为：1
元音字母o出现的次数为：1
元音字母u出现的次数为：0
非元音字母出现的次数为：8
这里要注意每个分支下的break,它代表结束当前的控制流，break下文会讲到。新手常犯的错误就是漏写break,漏写break最容易导致逻辑错误，漏写break后，程序会继续执行下面的代码。例如：上面的程序
case 'i':
++iCount; // 漏写了break
case 'o':
++oCount; // 漏写了break
case 'u':
++uCount;
如果有一个元音字母i，那么iCount会加1，oCount也会加1，uCount也会加1。这一点千万要注意。
switch语句是可以转化为if语句的，这很容易看出来。
跳转语句
跳转语句是中断当前的执行过程。C++中提供了四种跳转语句:break, continue, goto, return.
break语句(break statement) 负责终止离它最近的while, do while, for 或者switch语句，并从这些语句之后的第一条语句开始执行。
break语句只能出现在迭代语句或者switch语句内部。例子可以参考上面switch的例子。
continue语句(continue statement) 终止离它最近的循环中的当前迭代并立即开始下一次迭代。
continue语句只能出现在for, while, do while循环的内部，或者嵌套在此类循环里的语句或者块的内部。
goto语句(goto statement) 的作用是无条件跳转到同一函数内的另一条语句。
不要在程序中使用goto语句，因为它使得程序既难理解又难修改。
goto语句是一个比较有意思的语句，虽然各种教材都说它很危险，不推荐使用。但它有时候也能起到奇效的作用。
goto语句的形式为：
goto label;
其中label是用于标示某条语句的标示符。 带标签语句(labeled statement) 是一种特殊语句，在它之前有一个标示符以及一个冒号。
end: return; // 带标签语句，可以作为goto的目标
goto语句一个优点就是它可以在很深的嵌套层次中直接跳到最外围，否则你只能break一层一层的跳。其实
Java也保留了这种用法，不过换了语法变成break label;
使用goto语法：
for (...)
{
for (...)
{
for (...)
{
for (...)
{
for (...)
{
for (...)
{
if (...)
goto:outside;
}
}
}
}
}
}
outside:
goto只能在函数体内跳转，不能跳到函数体外的函数。即goto有局部作用域，需要在同一个栈内。
return 语句(return statement) 终止当前正在执行的函数并将控制权返回到调用该函数的地方。
return 语句有两种形式：
return;
return expression;
return 函数非常常见，每个函数都要使用它。其中，无返回值函数使用第一种形式。有返回值函数使用第二种形式。 需要注意的是:
在含有return语句的循环后也要有一条return语句，如果没有的话，那么该程序就是错误的。很多编译器都无法发现此类错误。
其实，比较新的编译器都会给出警告的。例如VS2015会给出这样的警告：
warning C4715: “”: 不是所有的控件路径都返回值
在Code::Blocks上会给出这样的警告：
warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]|
结束语
关于C++的控制流就介绍到这里，希望各位读者能熟练掌握和应用。
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