C基础知识补漏与巩固（二）：控制流

最新推荐文章于 2025-05-14 11:13:59 发布

我狸才不是赔钱货

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分类专栏： C与C++ 文章标签： c语言开发语言 c++ ide

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本系列的目的

一方面，为考研的理论知识做准备，博主决定重新过一遍语法知识；另一方面，在多技术栈各种知识的学习过程中，深刻认识到C/C++基础的重要性，于是决定撰写本系列。
本系列特征：

相对冷门知识
相对基础知识
编程中容易犯的错

本系列基于：

海贼宝藏(https://www.haizeix.com/)课程
《C陷阱与缺陷》（C Traps and pitfalls）
个人OJ刷题总结

条件表达式

条件表达式的1和0不仅代表布尔值，也是可以用于运算的真实值

（小技巧：a += (a == b）可代替分支）

    a += (a == b);//如果a == b，a += 1,否则 a += 0
    printf("%d\n", a);

非0即为真值

用1表达真，用0表达假，但实际上程序中的仍何值只要非0都会被判定为真，包括负数等。

短路原则

对于逻辑表达式，若前面的表达式可确定整体的值，则不再计算后面的表达式
技巧：代替分支

    a < b && printf("Yes\n");
    !(a < b) && printf("No\n");

分支结构

初学者容易犯的错误

（表达式）不可连续判断

if (0 < x <= 60)
	cout << "yes!" << endl;

当x = 50，程序实际的执行是0 < x先判定，即得到1值，在1 < 60 判断。

switch-case中，进入case后将一直执行直至break或结束

所以有：

swtich(a){
	case 1:
	case 2:cout << "yes" << endl;
	case 3:cout << "No" << endl;
}

无break时，例如从1进入，将依次执行2、3中的yes和no输出（如果有default也会执行）

当然，我们也可以利用这种特性：

swtich(a){
	case 1:
	case 2:cout << "yes" << endl;break;
	case 3:
	case 4:cout << "No" << endl;break;
}

如果我们此时的需求是1和2时有相同的输出，3和4时有相同的输出，那么这种特性利用可以使程序清晰而方便。

cpu的分支预测

当cpu以流水线形式执行时，分支语句可能会导致这样的问题：下一条语句的执行需要读取上一条语句的结果值，但此时往往上一条语句还未运行完成，于是cpu预测由此诞生。
Linux有宏如下：

#define likely(x) _builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x) _builtin_expect(!!(x), 0)
//likely表示x经常成立
//unlikely表示宏不经常成立

两次！的意义：逻辑值的归1化（即将真值都归1）
该宏即协助cpu做分支预测

应用实例如下：（选择leetcode-9:回文数）

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(int x) {
  //  if (__builtin_expect(!!(x < 0), 0)) return false;
        if (x < 0) return false;
        long long y = x;
        long long z = 0;
        while (x){
            z = z * 10 + x % 10;
            x /= 10;
        }
    return z == y;
    }
};

在这里插入图片描述

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(int x) {
    if (__builtin_expect(!!(x < 0), 0)) return false;
        // if (x < 0) return false;
        long long y = x;
        long long z = 0;
        while (x){
            z = z * 10 + x % 10;
            x /= 10;
        }
    return z == y;
    }
};

在这里插入图片描述

此处借用leetcode 的ai复杂度分析，优化前为log10(N)，优化后为log2(N)
(由于优化有限，有时候该题跑出来的实际速度可能相差不大乃至相同，但是根据复杂度分析是能看出确实变快了)

循环结构

技巧：不断读入用户输入

    int n;
    while (scanf("%d", &n) != EOF){
        printf("2 * x = %d\n", 2 * n);
    }

EOF:

linux/MacOs:Ctrl/Control + D
Windows:Ctrl + Z

循环的充分利用

    for (int i = 0, f1 = 1, f2 = 1; i < 20; i++, f2 += f1, f1 = f2 - f1){
        printf("%d\n", f1);
    }

并不提倡这种做法，但可以据此充分理解for的语法
但不允许这样初始化：
for (int i = 0, int f1 = 1, f2 = 1; i < 20; i++, f2 += f1, f1 = f2 - f1)即连续使用int，因为for仅允许使用一个声明，而int i ,f1被视为一个声明，两次使用int则视为两个声明

被封印的goto语句

由于goto语法功能的可代替性，工程上也不常用（可能会破坏代码的结构）

goto被用于将控制无条件转移到所想要的位置。
若跳过的代码中有变量定义，不影响编译和使用相关变量，但相关初始化不会生效。
基本使用示范：

#include<stdio.h>
int main(){
    goto lab_1;
    printf("Hello World!\n");
    lab_1:
        printf("Hello Hang Zhou!\n");
//----------------------------------------//
    goto lab_2;
    int a, b;
    scanf("%d%d", &a, &b);
lab_2:
    printf("%d\n", a * b);

    return 0;

}

goto模拟if-else:

#include<stdio.h>
int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    n % 2 == 0 && ({goto if_stmt; 0;});//小括将大括号变为一个有返回值的表达式，且返回值等于大括号中最后一条表达式的值
    !(n % 2 == 0) && ({goto else_stmt; 0;});//大括号的意义是将goto和后面一条语句合成为一个复合语句
    if_stmt:
        printf("%d is even\n", n);
        goto if_end;
    else_stmt:
        printf("%d  is odd\n", n);
    if_end:
    return 0;
}

goto模拟while:

#include<stdio.h>
int main(){
    int n, i = 1;
    scanf("%d", &n);
judge:
    if (i <= n) goto stmt;
    else goto while_end;
stmt:
    printf("%d ", i);
    i++;
    goto judge;
while_end:
    printf("\n");
    return 0; 
}

goto模拟for:

#include<stdio.h>
int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    int i  = 1;
for_1:
    goto for_2;
for_2:
    if (i <= n)
        goto for_4;
    else 
        goto  for_end;
for_3:
    i++;
    goto for_2;
for_4:
    if (i % 3 == 0) goto for_3;//不能使用continue,只能在循环中使用
    else {
        printf("%d ", i);
        goto for_3;
    }
for_end:
    printf("\n");
    return 0;

}

C中“一条语句”的理解

共五种类型：

复合语：{staement};——由大括号构成的语句
表达式语句：expression;——包含变量各种运算的式子
选择（分支）语句：if_else和switch_case
循环语句：while/do_while/for
跳转语句：break/continue/return/goto
（第六种：空语句——仅由;组成，其实也称为一条语句）

if，while等控制的都是后面的一条语句，所以if后可以非大括号的形式直接接上一个for循环，for后也可以不需要大括号接上if_else

if(1){
	cout << "1" << endl;
	cout << "2" << endl;
}
//-----------------------------
for (int i = 0; i < 10; i++);{//初学者容易犯的错，此时for后的一条语句实际是空语句而非复合语句
	cout << "1" << endl;
	cout << "2" << endl;
	cout << "3" << endl;
}
//------------------------------
int n = 5;
while(n--)
	if (1){
		cout << "1" << endl;
		cout << "2" << endl;
}//此时的if整体也是一条语句，可以不需要大括号
//------------------------------
//循环嵌套打印一个三维矩阵
for(int i = 1; i <= 3; i++){
	for (int j = 1; j <= 3; j++)
		printf("（%d, %d） ",i, j);
	printf("\n");
	return 0;
}