C语言分支与循环语句详解：结构化编程的核心

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一、分支结构

1. if 语句（单分支）

这是 if 语句最基础的用法，仅在条件成立时执行特定代码块。

语法格式：
运行if (条件表达式) {

// 条件为真（非0）时执行的语句块
语句1;
语句2;
}
// 无论条件真假，都会执行的后续代码
后续语句;

执行逻辑：
首先计算 “条件表达式” 的值。
若结果为真（非 0，如 1、-5、3.14 等），则执行大括号内的所有语句。
若结果为假（0），则跳过大括号内的语句，直接执行 “后续语句”。

关键注意点：
条件表达式必须用小括号 () 包裹，这是语法要求，不可省略。
若语句块仅包含 1 条语句，大括号 {} 可省略，但建议始终保留，避免后续添加代码时出现逻辑错误。

2. if-else 语句（双分支）

当需要 “二选一” 执行代码时，使用 if-else 结构，条件成立执行一段代码，不成立则执行另一段。

语法格式：
if (条件表达式) {
// 条件为真时执行的语句块（分支1）
} else {
// 条件为假时执行的语句块（分支2）
}

执行逻辑：
条件为真时，只执行 if 后的语句块，跳过 else 后的语句块。
条件为假时，只执行 else 后的语句块，跳过 if 后的语句块。
两个分支必有一个且仅有一个会被执行，不会同时执行或都不执行。

典型应用场景：
判断一个数字是正数还是非正数。
检查用户输入的密码是否正确（正确则登录，错误则提示）。
判断学生成绩是否及格（及格显示 “通过”，不及格显示 “未通过”）。

3. if-else if-else 语句（多分支）

当需要判断多个条件、选择多个分支时，使用该结构，按顺序检查条件，满足首个条件即执行对应分支。

语法格式：
if (条件1) {
// 条件1为真时执行
} else if (条件2) {
// 条件1为假、条件2为真时执行
} else if (条件3) {
// 条件1、2为假，条件3为真时执行
}
// ... 可添加更多else if
else {
// 所有条件都为假时执行（可选）
}

执行逻辑：
从 “条件 1” 开始依次判断，一旦某个条件为真，就执行对应的语句块。
执行完该语句块后，直接跳出整个 if-else if-else 结构，不再检查后续条件。
若所有条件都为假，且存在 else 分支，则执行 else 内的语句块；若没有 else，则不执行任何分支。

注意事项：
else if 可以根据需求设置任意多个，数量没有限制。
else 是可选的，若所有条件之外的情况无需处理，可省略 else。

4. switch 语句

switch 语句是 C 语言中另一种重要的分支结构，适用于多条件判断且条件值为离散常量的场景，比多层 if-else if 结构更简洁高效。

（1）switch 语句的基本语法

switch (表达式) {
case 常量1:
// 当表达式值等于常量1时执行的语句
语句块1;
break; // 跳出switch结构
case 常量2:
// 当表达式值等于常量2时执行的语句
语句块2;
break;
// ... 更多case分支
default:
// 当表达式值与所有case常量都不匹配时执行的语句（可选）
语句块n;
break;
}

（2）核心执行逻辑

先计算switch后括号中表达式的值（必须是整型或字符型，如 int、char 等）。
将表达式的值与各个case后的常量依次比较：
- 若匹配某个常量，则从该case对应的语句块开始执行。
- 若所有case都不匹配，且存在default，则执行default后的语句块。
遇到break语句时，立即跳出整个switch结构，执行后续代码。

（3）关键注意事项

表达式类型限制：表达式结果必须是整型或字符型（如 int、short、long、char 等），不能是浮点型（如 float、double）或字符串。
case 常量要求：
- 必须是常量（如 10、'A'、宏定义的值），不能是变量或表达式。
- 多个 case 不能使用相同的常量（会导致编译错误）。
break 语句的作用：
- break用于终止当前 case 的执行并跳出 switch 结构。
- 若省略break，会发生 **“case 穿透”**：执行完当前 case 后，会继续执行下一个 case 的语句（无论是否匹配），直到遇到 break 或 switch 结束。
// 示例：case穿透现象
int num = 2;
switch(num) {
case 1: printf("1 "); // 不匹配，跳过
case 2: printf("2 "); // 匹配，执行
case 3: printf("3 "); // 无break，继续执行
default: printf("end");
}
// 输出：2 3 end（而非仅输出2）
default 的位置：
- default是可选分支，用于处理 “所有 case 都不匹配” 的情况。
- 可放在 switch 中的任意位置（不一定在最后），但通常建议放在末尾。

（4）适用场景与优缺点

适用场景：多条件判断且条件值为离散常量的情况，如：
- 菜单选择（1 - 查看、2 - 添加、3 - 删除）。
- 月份判断（1-12 月）。
- 字符命令处理（'A' 表示前进、'B' 表示后退）。

二、循环结构

1. while 循环（先判断后执行）

while 循环是最基础的循环形式，特点是 “先检查条件，再决定是否执行”，循环体有可能一次都不执行。

语法格式：
while (条件表达式) {
// 条件为真时执行的循环体
循环语句;
// （关键）使条件趋于假的语句（如变量自增/自减）
}
执行逻辑：
计算 “条件表达式” 的值。
若条件为真（非 0），执行循环体；执行完后回到步骤 1，再次判断条件。
若条件为假（0），直接跳出循环，执行循环后的代码。

关键注意点：
必须在循环体内设置 “使条件趋于假” 的语句（如i++、count--），否则会导致死循环（循环永远无法退出）。
若循环体仅 1 条语句，大括号{}可省略，但建议保留以保证代码可读性。

典型场景：不确定循环次数，仅知道循环终止条件（如 “读取用户输入，直到输入 0 为止”）。

2. do-while 循环（先执行后判断）

do-while 循环与 while 循环逻辑相似，核心区别是 “先执行 1 次循环体，再判断条件”，确保循环体至少执行 1 次。

语法格式：
do {
// 先执行1次的循环体
循环语句;
// 使条件趋于假的语句
} while (条件表达式); // 注意：末尾必须加分号
执行逻辑：
先执行 1 次循环体（无论条件是否成立）。
执行完后，计算 “条件表达式” 的值。
若条件为真，回到步骤 1 继续执行循环体；若为假，跳出循环。

关键注意点：
循环体末尾的分号;不可省略，这是语法强制要求。
适用场景明确：需要 “先执行，后判断” 的场景（如 “密码输入验证，必须先让用户输入 1 次密码再判断是否正确”）。

3. for 循环（初始化、判断、更新一体化）

for 循环是最常用的循环形式，将 “循环变量初始化、条件判断、变量更新” 三个操作集中在一处，结构紧凑、可读性高。

语法格式：
for (初始化表达式; 条件表达式; 更新表达式) {
// 条件为真时执行的循环体
循环语句;
}

各部分作用：
初始化表达式：仅在循环开始时执行 1 次，用于定义和初始化循环变量（如int i = 0）。
条件表达式：每次执行循环体前判断，为真则执行循环体，为假则退出（如i < 10）。
更新表达式：每次执行完循环体后执行，用于修改循环变量（如i++），使条件趋于假。

执行逻辑：
执行 “初始化表达式”（仅 1 次）。
判断 “条件表达式”：
若为真，执行循环体 → 执行 “更新表达式” → 回到步骤 2。
若为假，跳出循环。

灵活用法：
初始化、更新表达式可省略（但分号;不能省），如for (; i < 10; ) { ... }（类似 while 循环）。
可同时控制多个变量，如for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--)。

典型场景：已知明确循环次数的场景（如 “循环 10 次打印数字”“遍历数组的 10 个元素”）。

4. 循环控制语句

循环控制语句用于 “主动干预循环流程”，可提前跳出循环或跳过当前轮次，常用的有break和continue。

（1）break 语句

作用：立即跳出当前所在的循环（while/do-while/for）或 switch 语句，执行循环外的后续代码。
语法示例：
for (int i = 0; i < 10; i++) {
if (i == 5) {
break; // 当i=5时，直接跳出for循环
}
printf("%d ", i); // 输出：0 1 2 3 4
}

注意：break仅跳出 “当前一层循环”，若存在循环嵌套，不会影响外层循环。

（2）continue 语句

作用：跳过当前轮次循环体的剩余语句，直接进入下一次循环的 “条件判断”（不终止循环）。
语法示例：
for (int i = 0; i < 5; i++) {
if (i == 2) {
continue; // 当i=2时，跳过下方printf，直接进入下一轮（i=3）
}
printf("%d ", i); // 输出：0 1 3 4
}

注意：continue不会修改循环变量，需确保循环变量在 “更新表达式” 或循环体内正常变化，避免死循环。

三、分支与循环的嵌套

1.分支结构的嵌套

在 if/else 或 switch 语句的语句块中，再次包含分支结构，用于处理多层级的条件判断。

（1） if 语句的嵌套（最常用）

语法示例：
if (外层条件) {
// 外层条件为真
if (内层条件1) {
执行语句1; // 外层+内层1均为真
} else {
执行语句2; // 外层为真、内层1为假
}
} else {
// 外层条件为假
if (内层条件2) {
执行语句3; // 外层为假、内层2为真
}
}
典型场景：多层级判断（如 “先判断是否成年，成年后再判断是否有驾照”）。

（2） switch 语句的嵌套

语法示例：
switch (外层变量) {
case 1:
printf("选择1\n");
switch (内层变量) {
case 'A': printf("子选项A\n"); break;
case 'B': printf("子选项B\n"); break;
}
break;
case 2:
printf("选择2\n");
break;
}

注意事项：内层 switch 的 break 仅跳出内层结构，不影响外层 switch。

2.循环结构的嵌套

在一个循环的循环体中包含另一个循环，用于处理多维重复逻辑（如遍历二维数组、打印图形）。

（1）常见嵌套组合

for 循环嵌套 for 循环（最常用）：
// 示例：打印3行4列的星号矩阵
for (int i = 0; i < 3; i++) { // 外层循环：控制行数
for (int j = 0; j < 4; j++) { // 内层循环：控制每行的列数
printf("* ");
}
printf("\n"); // 每行结束后换行
}

while 循环嵌套 for 循环：
int row = 0;
while (row < 3) { // 外层while控制行数
for (int col = 0; col < 3; col++) { // 内层for控制列数
printf("%d ", row + col);
}
printf("\n");
row++;
}

（2）核心注意事项

内层循环会完全执行完一轮，外层循环才会进入下一次（如上述矩阵示例，内层循环打印 4 个星号后，外层循环才换行）。
避免过多嵌套层级（建议不超过 3 层），否则代码可读性和维护性会大幅下降。
循环变量命名要区分（如外层用 i，内层用 j），避免变量冲突。

3.分支与循环的混合嵌套

分支结构与循环结构相互包含，是实际开发中最常用的组合，用于 “在循环中判断条件” 或 “在分支中执行重复操作”。

（1）循环中嵌套分支

语法示例：
// 示例：遍历1-10，打印其中的偶数
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
if (i % 2 == 0) { // 循环中判断是否为偶数
printf("%d ", i); // 输出：2 4 6 8 10
}
}

典型场景：循环中筛选数据、根据条件执行不同操作（如防盗系统中，循环检测传感器状态，满足报警条件则触发报警）。

2. 分支中嵌套循环

语法示例：
int choice = 2;
if (choice == 1) {
printf("打印3个数字：\n");
for (int i = 1; i <= 3; i++) { // 分支中执行循环
printf("%d ", i);
}
} else {
printf("打印2个字母：\n");
int j = 0;
while (j < 2) { // 分支中执行while循环
printf("%c ", 'A' + j);
j++;
}
}

典型场景：根据用户选择执行不同的循环操作（如菜单功能中，选择 “查看日志” 则循环打印日志，选择 “统计数据” 则循环计算数据）。