【C-Primer-Plus读书笔记】第6章：C控制语句：循环

一门语言应提供以下3种形式的程序流：

1. 执行语句的序列；
2. 如果满足某些条件就重复执行语句序列（循环）；
3. 通过测试选择执行哪一个语句序列（分支）。

while语句

while语句的通用形式如下：

while( expression ) //测试表达式（都为关系表达式）
    statement //可以是以分号结尾的简单语句，也可以是花括号括起来的复合语句

如果expression为真（或者非0），执行statement部分一次，然后再次判断expression。在expression为假（0）之前，循环的执行一直重复进行。每次循环称为一次迭代

1. 终止while循环
   注意：在构建while循环时，必须让测试表达式的值有变化，表达式最终要为假。否则，循环就不会终止（当然可以使用break和if语句来终止循环）。
2. 何时终止循环
   要明确一点：只有在对测试条件求值时，才决定是终止还是继续循环。
3. while：入口条件循环
   while循环是使用入口条件的有条件循环。所谓“有条件”指的是语句部分的执行取决于测试表达式描述的条件。

4. 语法要点
   牢记：

   • 只有在测试条件后面的单独语句（简单语句或复合语句）才是循环部分。
   • 即使while语句本身使用复合语句，在语句构成上，它也是一条单独的语句。该语句从while开始执行，到第一个分号结束。在使用了复合语句的情况下，到右花括号结束。
   • 空语句（即循环体什么都不做，就一个分号）多用于所有任务都在测试条件中完成了的情况。

用关系运算符和表达式比较大小

测试表达式被称为关系表达式，出现在关系表达式中间的运算符叫做关系运算符。关系运算符用于构成关系表达式。

• 关系表达式可用于比较字符（但不能比较字符串）。比较时使用的是机器字符码（如ASCII）。

• 注意比较浮点数时，应尽量只使用<和>。因为浮点数的舍入误差会导致在逻辑上应该相等的两数却不相等。

1. 什么是真
   对C而言，表达式为真的值是1；表达式为假的值是0。

2. 其他真值
   一般而言，所有的非零值都视为真，只有0被视为假。

   • while( gosts ) 和 while( gosts != 0 )等价，应尽量使用前者简洁的写法。

3. 真值的问题

   • while( status == 1 ) 和 while( status = 1 )，因为一个关系运算符的差别，行为天差地别，后者会导致死循环，且循环体内对status的值更改都是无意义的，因为执行测试条件时总是会被赋值为1。
   • 而编译器不会检查你使用了错误的形式（现在大多编译器都会给出警告），得出也不是预期的结果。如果待比较的一个值是常量，可以把常量放在左侧有助于编译器捕获错误（因为C不允许给常量赋值）。

4. 新的_Bool类型

   • 在编程中，表示真或假的变量被称为布尔变量，所以_Bool是C语言中布尔变量的类型名。_Bool类型的变量只能存储1（真）或0（假）。如果把其他非零值赋给_Bool类型的变量，该变量会被设置为1.这反映了C把所有的非零值都视为真。
   • 给布尔变量取一个能表示真或假的变量名是一种常见的做法。注意如下，如何为变量命名才能让while循环的测试简单易懂：
     定义：_Bool input_is_good;，使用则：while( input_is_good )。
   • C99提供了stdbool.h头文件，该头文件让bool称为_Bool的别名，而且还把true和false分别定义为1和0的符号常量。
5. 优先级和关系运算符
   关系运算符的优先级比算术运算符低，比赋值运算符高。结合律也是从左往右。

运算符优先级：

不确定循环和记数循环

• 不确定循环：指在测试表达式为假之前，预先不知道要执行多少次循环。

• 计数循环：在执行循环之前就知道要重复执行多少次。
  在创建一个重复执行固定次数的循环中涉及了3个行为:

  1. 必须初始化计数器；
  2. 计数器与有限值作比较；
  3. 每次循环时递增计数器。
• while循环不适合作计数循环（上述三个步骤），所以我们应该用下面学习的for循环。

for循环

for循环把上述3个行为（初始化、测试和更新）组合在一处。

    //第一个表达式是初始化，只会在for循环开始时执行一次；
    //第二个表达式是测试条件，在执行循环之前对表达式求值，如果为假，循环结束；
    //第三个表达式执行更新，在每次循环结束时求值
    for(initialize; test; update)
        statement    //可以是以分号结尾的简单语句，也可以是花括号括起来的复合语句

1. 利用for的灵活性

   • 可以使用递减运算符来递减计数器
   • 可以让计数器递增2、10等（步进值）
   • 可以用字符代替数字计数（利用ASCII码）
   • 除了测试迭代次数外，还可以测试其他条件
   • 可以让递增的量几何增长，而不是算术增长（不递增相加，而是乘以某个数）
   • 第3个表达式可以使用任何合法的表达式
   • 可以省略一个或多个表达式（但是不能省略分号），只要在循环中包含能结束循环的语句即可
   • 第1个表达式不一定是给变量赋初值，也可以使用printf()（注意，该表达式只在执行循环其他部分前执行一次）
   • 循环体中的行为可以改变循环头中的表达式

其他赋值运算符：+=、-=、*=、/=、%=

• 赋值运算符和其他赋值运算符都用于更新变量，其用法都是左侧是一个变量名，右侧是一个表达式。赋给变量的新值是根据右侧表达式的值调整后的值。

逗号运算符

• 逗号运算符扩展了for循环的灵活性，以便在循环头中包含更多的表达式。
• 逗号运算符并不局限于在for循环中使用，但这是它最常用的地方。
• 逗号运算符有两个其他特质。首先，它保证了被它分割的表达式从左往右求值（即逗号是一个序列点，所以逗号左侧项的所有副作用都在程序执行逗号右侧项之前发生）；其次，整个逗号表达式的值是右侧项的值。
• 任何表达式后面加上一个分号就成了表达式语句。
• 逗号也可做分隔符，如常见的是在一个类型后申明多个变量，此外还有函数参数的分割。

出口条件循环：do while

while循环和for循环都是入口条件循环，即在循环的每次迭代之前检查测试条件，所以有可能根本不执行循环体中的内容。C语言还有出口条件循环，即在循环的每次迭代之后检查测试条件，这保证了至少执行循环体中的内容一次。这种循环被称为 do while 循环。
下面是 do while 循环的通用形式：

do
    statement    //可以是以分号结尾的简单语句，也可以是花括号括起来的复合语句
while ( expression );    //测试表达式（都为关系表达式）

如何选择循环

1. 首先，确定是需要入口条件循环还是出口条件循环。通常入口条件循环用得比较多。
2. 那么，假设需要一个入口条件循环，用for循环还是while循环？这取决于个人爱好，因为二者皆可。for循环可以像while一样使用，while也可以模仿for循环方式使用。
3. 一般而言，当循环涉及初始化和更新变量时，用for循环比较合适，而在其他情况下用while循环更好。

嵌套循环

嵌套循环指在一个循环内包含另一个循环。嵌套循环常用于按行和列显示数据，也就是说，一个循环处理一行中的所有列，另一个循环处理所有的行。

1. 程序分析（按行和列显示数据）

   • 这种循环包含外层循环和内层循环，外层循环控制行，内层循环控制列。
   • 注意，嵌套循环中的内层循环在每次外层循环迭代时都执行完所有的循环。

2. 嵌套变式

   • 可以通过外层循环控制内层循环，在每次外层循环迭代时内层循环完成不同的任务（如九九乘法表）。

数组简介

• 数组是按顺序存储的一系列类型相同的值，整个数组有一个数组名，通过整数下标访问数组中单独的项或元素。注意，数组元素的编号是从0开始，不是从1开始。
• 考虑到影响执行的速度，C编译器不会检查数组的下标是否正确。
• 可以把字符串存储在char类型的数组中，如果char类型的数组末尾包含一个表示字符串末尾的空字符\0，则该数组中的内容就构成了一个字符串。
• 用于识别数组元素的数字被称为下标，索引或偏移量，下标必须是整数而且从0开始计数。数组的元素被依次存储在内存中相邻的位置。

1. 在for循环中使用数组

   1. 用#define指令创建明示常量（SIZE），来指定数组大小
   2. 下面的代码可以很方便的处理一个大小为SIZE的数组，设置正确的数组边界很重要：

   for (index = 0; index < SIZE; index++)

3. 程序能重复显示刚读入的数据。

使用函数返回值的循环示例

1. 程序分析

   1. main()是一个驱动程序，即被设计用来测试函数的小程序。

   2. 函数的使用至少出现3次在程序中：

      1. 函数声明
      2. 函数调用
      3. 函数定义

2. 使用带返回值的函数

   • 声明函数、调用函数、定义函数、使用关键字return，都是定义和使用带返回值函数的基本要素。
   • 编译器在程序中首次遇到带返回值的函数时，需要知道该函数的返回类型。此时编译器尚未执行到该函数的定义，并不知道返回类型，所以必须通过前置声明预先说明函数的返回类型。
   • 当然可以把函数定义放在main()的文件顶部就可以省略前置声明，但这不是C的标准风格。因为main()通常只提供整个程序的框架，最好把main()放在所有函数定义的前面。