C语言语句篇——分支语句

Hello~我是芝士，前面的文章中给大家介绍了一些C语言初识篇的内容，对C语言的一些基本的语法以及程序的书写有了初步认识，后面给大家分享C语言语句篇，本篇分享C语言的分支语句。

关于C语言中的语句，这里进行一个简单的介绍。C语句可分为以下五类：

1. 表达式语句
2. 函数调用语句
3. 控制语句
4. 复合语句
5. 空语句
   今天要介绍的是C语言的控制语句中的分支语句。关于控制语句可以分为以下三大类：

1. 分支语句(条件判断语句)：if语句、switch语句
2. 循环语句：while 语句、do while 语句、for语句
3. 转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句

1. if 语句

if 语句的介绍主要分为以下几个模块：

1.1 语法形式

if 语句也是选择语句，我们在进行选择的时候有单项选择、两项选择以及多项选择，在进行两项以及多项选择时通常会与else连用，构成if...else语句结构，具体的语法结构如下：

1. 单项选择结构
if（表达式）
	执行语句；
注：只有if里面的表达式判断为真（非零），才会对语句进行执行，否则没有输出。

2. 两项选择结构
if（表达式）
	执行语句1；
else
	执行语句2；
注：当if里面的表达式判断为真（非零），语句1进行执行，否则执行else的语句2。

3. 多项选择结构（这里以三项为例）
if （表达式1）
	语句1；
else if（表达式2）
	语句2；
else
	语句3；
注：当if里面的表达式1判断为真（非零），执行语句1，
否则对else if的表达式2进行判断，为真执行语句2，
表达式1和2都为假，执行语句3。

下面用具体的程序进行测试：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	//单项选择结构
	if (a !=0)
	{
		printf("Hello world\n");
	}
	
	//两项选择结构
	if (a == 0)
	{
		printf("a的值为0\n");
	}
	else
	{
		printf("a的值不为0\n");
	}

	//多项选择结构
	if (a ==0)
	{
		printf("a的值为0\n");
	}
	else if (a == 1)
	{
		printf("a的值为1\n");
	}
	else
	{
		printf("a的值不为0也不为1");
	}
	return 0;
}

得到输出结果：

Hello world
a的值不为0
a的值不为0也不为1

从以上程序代码中我们发现有一个{ }符号也叫做代码块，这是分支语句的组成部分之一。当要执行多条语句时，适当的使用{ }可以使代码的逻辑更加清楚，具体的理解我们后面进行详细介绍。

1.2 else使用

我们在实际运用时，常常涉及到两个及两个以上的分支选择，因此else的配合使用能够帮助我们实现更多功能。

1.2.1 悬空else

上面的程序我们简单地体验了else的使用，else不仅仅能够与if构成if...else语句，还能够与if构成else if 进行选择判断。需要注意的是：如果有多个 if 和 else，else总是跟最接近的if进行匹配，这样的匹配原则也叫做悬空else问题。具体可以见下面代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	int b = -1;
	if (a < 0)
		if (b == -1)
			printf("Hello world");
	else
		printf("Hello");
	return 0;
}

输出结果

//输出结果为空

根据运行的结果，我们可以知道本质上else是与最近的if进行匹配的，即与if (b == -1)的if匹配。因为if (a < 0)为假，因此直接不进行进一步的判断。输出为空。

1.2.2代码块{ }

为了解决上面的悬空else问题，我们可以用{ }代码块进行逻辑的梳理。代码修改如下所示：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	int b = -1;
	if (a < 0)
	{
		if (b == -1)
		{
			printf("Hello world");
		}
	}
	else
	{ 
		printf("Hello");
	}
	return 0;
}

输出结果

Hello

因此，我们可以带上适当的⼤括号，代码的逻辑就会更加的清晰。

1.2.3 else if

前面提到 else不仅仅能够与if构成if…else语句，else 可以与另⼀个 if 语句连⽤，构成多重判断——else if也叫做嵌套if。举个例子：要求输⼊⼀个整数，判断输入的整数是0，正数或者负数。按照if…else语句书写代码如下：

int main()
{
	int i = 0;//初始化
	printf("请输入一个数: ");
	scanf("%d", &i);
	if (i>0)
	{
		printf("输入的数字是正数");
	}
	else
	{
		if (i <0)
		{
			printf("输入的数字是负数");
		}
		else
		{
			printf("输入的数字是0");
		}
	}
	return 0;
}

这段代码的结构可以这样看：

不难发现橙色框线部分的稍微有些复杂不够简洁，因此我们可以对代码进行修改，在不改变其逻辑的情况下简化代码，这里就是用到else if，修改后的代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;//初始化
	printf("请输入一个数: ");
	scanf("%d", &i);
	if (i>0)
	{
		printf("输入的数字是正数");
	}
	else if (i <0)
		printf("输入的数字是负数");	
	else
			printf("输入的数字是0");
	return 0;
}

下图中蓝色背景的代码就是嵌套在前面的 else ⼦句中的，构成了嵌套的if语句

2. switch语句

分支语句的另一个就是switch，常常用于多分支的情况。

2.1 语法形式

switch 语句是一种特殊形式的if…else结构，它能够将多重的else if改成更加简洁和可读的模式。其语法规则如下：

switch (整型表达式)
{
	case 整形常量表达式:
		执行语句1;
	case 整形常量表达式:
		执行语句2;
		......
	default:
		执行语句；
}

这个语法结构的意思是，程序执行起来后，根据表达式不同的值，执⾏相应的 case 分⽀。如果找不到对应的值，就执⾏ default 分⽀。
需要特别注意：

1. switch后的表达式必须是整型表达式；
2. case后的值必须是整型常量表达式

关于这两个表达式，我们通过下面例子中程序进行理解：

//键盘上输入数字，输出对应的星期
#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;//初始化变量day
	printf("请输入星期数字:");
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("今天是星期一");
		break;
	case 2:
		printf("今天是星期二");
		break;
	case 3:
		printf("今天是星期三");
		break;
	case 4:
		printf("今天是星期四");
		break;
	case 5:
		printf("今天是星期五");
		break;
	case 6:
		printf("今天是星期六");
		break;
	case 7:
		printf("今天是星期天");
		break;
	default:
		printf("请输入1~7的整数");
		break;
	}
	return 0;
}

由于switch语句中，没办法直接实现分支，搭配break使用才能实现真正的分支。根据上面的程序我们可以知道 day 就是一个整型表达式，case后面的具体数值就是整型常量表达式。switch语句的运行机制就是：根据其整型表达式进入语句内，然后根据case整型常量表达式的值匹配相应的执行语句，break起到跳出switch语句的作用，default在整型表达式与常量表达式的值没有相匹配的时候执行。关于这里面的break和default我们接下来进行详细介绍。

2.2 switch中的break

前面讲到，break在switch中的起到跳出作用。如果面的程序中没有break，那么switch语句就构成不了分支作用，具体见下面代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	printf("请输入工作日星期数字: ");
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("今天是星期一\n");
	case 2:
		printf("今天是星期二\n");
	case 3:
		printf("今天是星期三\n");
	case 4:
		printf("今天是星期四\n");
	case 5:
		printf("今天是星期五\n");
	default:
		printf("请输入1~5数字");
	}
	return 0;
}

这里输入数字3，得到输出结果：

可以发现case 3 后面的执行语句都输出了，因此break的作用不言而喻了。出现这一情况的愿意是：switch 语句是分⽀效果，但只有在 switch 语句中使用 break才能在跳出 switch 语句，如果某⼀个 case 语句的后边没有 break 语句，代码会继续往下执⾏，直到遇到 break 语句或者 switch 语句结束。

2.2 switch中的default

在使⽤ switch 语句的时候，如果switch 后的表达式中的值⽆法匹配代码中的 case 语句的时候，程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C中并不认为是个错误。如果并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时，可以借助default子句进行提醒。
语法结构为:

default:
	执行语句；

具体效果如下例子：输入1~5数字时，输出工作日，输入6和7，输出休息日。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	printf("请输入:");
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	case 4:
	case 5:
		printf("工作日");
		break;
	case 6:
	case 7:
		printf("休息日");
		break;
	default:
		printf("请输入合适范围的数字");
		break;
	}
	return 0;
}

当输入超出范围的数字，得到以下结果：

关于default字句的位置，在 switch 语句中 case 语句和 default 语句是没有顺序要求，但根据写代码的逻辑我们通常把 default 子句放在最后处理。

3. if 和 switch 对比

if 语句和switch 语句都是分支语句，都能够进行分支选择，但是两者还是有不同之处。通过以下程序进行对比：
要求：输⼊任意⼀个整数值，计算除3之后的余数
if 语句实现

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 0;
	printf("请输入一个数字:");
	scanf("%d", &num);
	if (num % 3 == 0)
	{
		printf("余数为0");
	}
	else if (num % 3 == 1)
	{
		printf("余数为1");
	}
	else
	{
		printf("余数为2");
	}
	return 0;
}

switch语句实现

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 0;
	printf("请输入一个数字:");
	scanf("%d", &num);
	switch (num % 3)
	{
	case 0:
		printf("余数为0");
		break;
	case 1:
		printf("余数为1");
		break;
	case 2:
		printf("余数为2");
		break;
	}
	return 0;
}

对于以上两个语句的区别可以总结如下：

特征	区别
判断条件类型	if语句可以使用各种条件表达式，而switch语句只能使用整数或字符常量作为条件
用途	if语句用于处理各种复杂的条件逻辑，而switch语句用于多个固定取值的情况下进行条件判断
可读性	当条件较为简单时，if语句易于理解，条件较复杂时可读性下降；而当存在多个固定值判断时，switch语句的可读性更高
性能	当条件较多时，if-else if-else 结构的性能较差，而switch语句因为使用跳转表结构，性能一般来说比较高
执行方式	if语句从上至下依次匹配条件，符合条件则执行对应代码块；而switch语句根据条件值直接跳转到对应分支，不需要逐一匹配条件

我们在实际的编程中，选择使用if语句还是switch语句通常基于具体的条件逻辑和代码需求。

Ok~以上就是本次分享的所有内容啦，如果有书写不当之处还望批评指正 😃 ps(碎碎念)坚持复习的第三天，明天也要继续加油鸭🦆