C++程序设计第四章 基本语句.docx

1、C+程序设计 第四章 基本语句C+程序设计第4章 基本语句一个C+程序可以由若干个源程序文件组成，一个源程序文件由编译预处理指令、自定义类型说明和函数组成，一个函数由若干条语句组成。语句是组成程序的基本单位。本章介绍C+基本语句的分类、程序结构，详细介绍其中的流程控制语句，包括选择语句、循环语句和跳转语句等。4.1 语句分类程序是由语句构成的。每一条语句都用一个分号结尾。根据MSDN C+规范，C+语句可分为以下9大类。4.1.1 说明语句程序中往往要引入新的名称，来表示某个类型的变量或命名常量，也可能表示用户自定义的某种类型，如结构类型、枚举类型、类等。所有这些引入新名字的语句统称为说明语句

2、(也称为声明语句)。也可以将说明语句再详细划分为类型说明语句、变量或对象说明语句。说明语句在程序执行过程中并没有对数据进行任何操作，仅是向编译器提供一些说明性信息。说明语句可出现在函数中，也可以出现在函数之外。变量说明语句就是最常见的说明语句。例如：int i = 3;这是一条说明语句。变量i是前面不曾出现的变量。该语句说明了一个新变量i，后面的代码就能对这个变量i进行操作。在后面章节还将看到，说明语句可用于说明函数原型、结构、类等。注意编程中的说明与定义的区别。说明可以是笼统的，比如说明一个函数原型、一个类原型，说明可以不包含具体内容，比如不包含函数体，不包含类中的成员。说明也可以是具体的，

3、而定义必须是具体的，当我们说定义一个函数时，不仅要确定函数原型，也要确定函数体。4.1.2 表达式语句在任一表达式后面加上一个分号就构成一条表达式语句。表达式语句的作用是执行计算。变量说明语句和表达式语句相结合，完成计算过程。例如：int i = 3; /这是说明语句，而不是赋值语句i = 4; /这是赋值语句，是一种表达式语句赋值语句、逗号语句、自增自减语句都是常见的表达式语句。一个函数调用可作为一个操作数，是表达式的一部分，所以函数调用语句也是一种表达式语句。后面章节将详细介绍。4.1.3 选择语句程序中往往要根据某个条件来执行不同的代码。选择语句就是先计算一个条件，如果为真就执行特定的一

4、段代码，如果条件为假，还可以执行另一段代码。有两种选择语句：if-else和switch语句。4.1.4 循环语句编程中还经常要重复执行一段代码，直到满足特定的停止条件为止。有三种循环语句：while、do-while和for语句。4.1.5 跳转语句 一般情况下，程序自上向下逐条语句执行，形成一条控制流。但有时需要在一个函数中将控制流跳转到另一个地方开始执行，或者从一个函数中将控制流返回到调用方。跳转语句有break、continue、return、goto语句。C+扩充的throw语句用来引发异常，导致控制流跳转到异常处理语句，也属于一种跳转语句，将在后面章节详细介绍。 选择语句、循环语句

5、和跳转语句也被统称为流程控制语句。本章后面将详细介绍这三类语句。4.1.6 空语句只由一个分号“;”构成的语句称为空语句，它不执行任何动作，主要用于满足特殊语法要求。例如，循环语句中需要一条语句作为循环体，但你又不想做任何事情，就可用一个空语句。本章后面将会用到空语句。4.1.7 复合语句复合语句(也称块语句block或者分程序)，是用一对花括号把一条或多条语句括起来构成的一条语句。一条复合语句可包含多条语句，但在逻辑上被看作一条语句，可以出现在任何需要一条语句的地方。花括号是一种标点符号，左花括号表示复合语句的开始，右花括号表示复合语句的结束。复合语句不需要分号来结束。复合语句主要用在流程控

6、制语句中。一个函数体的开始和结束也需要一对花括号，但一般不能把一个函数体作为一条复合语句。复合语句的花括号区间构成一个作用域，其中可以定义变量，将在下一章介绍。显然，一条复合语句内部可嵌套多条复合语句，嵌套层次的数目没有明确限制。4.1.8 异常处理语句在执行代码过程中，可能会引发某些类型的异常(用throw语句引发异常，或者因某种错误引发异常)，就需要捕获这些异常类型并加以适当处理，这样的语句就是异常处理语句。这是C+扩充的一种新语句，主要是try-catch语句，将在第15章详细介绍。4.1.9 标号语句前面介绍的goto跳转语句需要对函数中的某一条语句添加标号，这样使goto语句能根据标

7、号的名称跳转到该语句开始执行。4.2 程序的基本结构结构化编程有3种基本结构：顺序结构、选择结构和循环结构。每一种基本结构都由若干模块组成，一个模块是一条复合语句的抽象。一个函数就是一个模块，下一章介绍函数。每一种结构都是一个模块，而且每个模块都能在内部嵌套更小的多个模块。每个模块的设计应遵循以下原则： 每个模块都应该是单入口、单出口。 每个模块都有机会执行，即不能让一些模块永远都不能执行。 模块中不能有死循环，即不能只进不出。4.2.1 顺序结构图4.1 顺序结构顺序结构的程序是按从上到下的顺序依次执行各个模块。如图4.1所示，一个模块中嵌套了两个模块，先执行A模块，再执行B模块。单入口要求

8、，若A模块执行，B模块就一定执行。即不允许在两个模块之间插入另一个入口，只执行B模块而不执行A模块。这样保证B模块执行之前，A模块一定执行完毕。单出口要求，当退出顺序结构时，A模块和B模块都执行完毕。如果在A模块中有一条goto语句，就可能导致B模块不能执行。如果在B模块中有标号语句，就可能使外部goto语句能跳转进入B模块执行，而A模块不能执行。这样就违背了单入口、单出口的原则。在A模块和B模块中，并非禁止所有的跳转。在任何模块中都允许执行以下两种跳转语句： return语句：将当前函数的执行返回到调用方。 throw语句：引发异常到外层的异常捕获处理语句。以上两种跳转语句都有确定的目标，而

9、且一般情况下只有在满足特定条件时，才使用这两种跳转语句，而不是无条件跳转，所以经常会用到这两种跳转语句。顺序结构在逻辑上比较简单，容易理解，往往用来描述高层的执行顺序。例如，输入数据、计算结果、输出结果，三个模块按次序执行。每个模块都可以递归地嵌套内部子模块，而每个模块都应该是三种基本结构之一。4.2.2 选择结构选择结构是根据条件的不同结果做出不同的选择，从而执行不同的语句。如图4.2所示。先计算一个条件，如果为真就执行A模块，否则就执行B模块(或者什么都不执行，图右面一种情形)。图4.2 选择结构单入口要求，如果A模块能执行，条件就一定为真。不允许出现这样的情形，执行了A模块，而没有执行条

10、件判断，或者条件判断不为真。单出口要求，在退出选择结构时，要么A模块执行，要么B模块执行。如果A模块中有一条goto语句跳转到B模块中，或者跳转到其它地方，就会破坏单入口单出口的原则。两个模块都应有机会执行，即该条件不应恒为真或恒为假。实现选择结构的语句有if-else语句和switch语句。4.2.3 循环结构图4.3 循环结构循环结构就是按照一个条件对某些语句重复执行多次。一个循环结构由一个条件和一个循环体(表示为模块A)构成。如图4.3所示。有左右两种情形：情形1。先判断条件，若为真就执行模块A，然后再转去判断条件，直到条件为假，退出循环结构。这种情形对应while语句和for语句。单入

11、口要求，模块A执行，条件必须满足。即不允许外部直接跳转到模块A开始执行。单出口要求，当退出循环结构时，条件一定为假。即不允许在退出循环结构时，条件没有判断或者条件为真的情形。条件如果恒为真，而且模块A中没有跳转语句，就形成了死循环，不能退出循环结构。反之，条件如果恒为假，模块A将没有机会执行。这样都将违背模块设计的原则。情形2。先执行模块A，然后再判断条件，如果为真，就再执行模块A，直到条件为假，退出循环结构。这种情形对应do-while语句。模块A至少执行一次。单入口要求，模块A再次执行，条件必须满足。单出口要求，当退出循环结构时，条件一定为假。条件如果恒为真，而且模块A中没有跳转语句，此时

12、形成死循环，不能退出循环结构。反之，条件如果恒为假，模块A将执行一次。对于以上两种情形，如果在模块A中有goto语句跳转到结构之外，或者模块A中有标号语句使外部goto语句能跳转到模块A中执行，都会破坏单入口单出口原则。循环结构是最强有力的结构。可以让程序按条件自动执行，以得到预期结果。同时循环结构也是最复杂的结构，它可能导致死循环、甚至系统崩溃。循环结构可以嵌套，即A模块中可包含更小的循环结构或者其它结构。循环结构中，模块A中允许执行除goto之外的其它跳转语句。例如： break语句：结束循环，退出当前循环结构。 continue语句：结束本轮循环，跳转到当前循环结构的条件判断，尝试下一轮

13、循环。 return语句：当前函数的执行返回到调用方。 throw语句：引发异常到外层的异常处理语句。顺序结构、选择结构和循环结构都是基本结构。一个程序应该仅由这三种基本结构嵌套形成，不允许出现goto语句。这是结构化编程的最基本要求。结构化方法还强调“自顶向下，逐步求精”的设计过程。就是先从大处着眼，根据需求先描述一个抽象的过程框架，然后再对其中每一步进行分解、细化，逐步得到编码。另外，结构化设计还有“高内聚、低耦合”的设计原则，在后面介绍。4.3 选择语句选择语句又称为分支语句，如果在程序中需要根据不同的条件来决定执行何种操作，就要使用选择结构。C+语言提供了两种选择结构语句：条件语句(i

14、f语句)和开关语句(switch语句)。4.2.1 条件语句条件语句又称为if语句，根据一个条件来决定是否执行某条语句，或者从两条语句中选择一个执行。1. if语句if语句的语法格式为：if()图4.4 if语句的执行过程其中，的值作为条件，如果计算值为非0，即为逻辑真，就执行，否则就执行下一条语句。执行过程如图4.4所示。条件表达式可以是任何表达式，但常用的是关系表达式或逻辑表达式；作为循环体的语句可以是单条语句，也可以是一条复合语句，即用花括号括起来的多条语句。例如：int a = 1, b = 2, c = 0;if (a b) c = a - b;cout c b 这个表达式的运算结果

15、是否为逻辑真，若是，则执行c = a-b语句。如果结果为逻辑假，则会跳过语句c = a-b，转而执行下面的cout c endl语句。所以输出的c值是1，而不是0。当条件满足时所执行的一条语句可以是复合语句。例如：float score = 0;cout score;if (score 100 | score 0) coutscore is invalid. 0-100 is valid!endl; return;上面代码检查输入的分数，合理的分数假设为0到100之间。如果输入的分数score不在合理范围之内，就要执行下面的复合语句中的2条语句。为了使程序方便阅读，在书写条件语句时，满足条件所

16、执行的语句都缩进一个tab位置，只有在语句很短时才与if条件写在同一行上。2. if-else语句if-else语句的语法格式为：if() else图4.5 if-else语句的执行过程其中，的值作为条件，如果计算为非0，即为逻辑真，就执行，否则就执行。它们可以是一条语句，也可以是一条复合语句。执行过程如图4.5所示。例如：int x;cout x;if (x % 2 = 0)coutx is even!endl; /能被2整除，则为偶数else coutx is odd!endl; /否则，为奇数程序中条件语句判断x的值是奇数还是偶数。若x的值能被2整除，输出x是偶数(even)；否则输出x

17、是奇数(odd)。在进行条件判断时，往往使用C语句的一个潜规则：“非0为真”。例如上面if语句等价于下面写法：if (x % 2) /等价于x % 2 != 0coutx is odd!endl; /不能被2整除，x为奇数elsecoutx is even!endl; /能被2整除，x为偶数上面直接把算术表达式作为条件，就是将所有非0值都看作逻辑真。我们建议还是用关系表达式或逻辑表达式作为条件比较直接、清晰可读。if-else是最常用的条件语句，用一个条件形成了两个分支。为了使程序方便阅读，一般将“else”与“if”书写在同一列上，在垂直方向对齐，而且将语句1和语句2缩进一个tab位置。3.

18、 if语句的嵌套对于if-else语句，语句1或语句2又可以是一条if-else语句，这就形成嵌套的if语句。例如：if (表达式1) else if(表达式2) else图4.6 一种嵌套的if-else语句形式上面是一条if-else语句的结构，只是其中else部分嵌套了一条if-else语句。这种结构的执行过程如图4.6所示。这种结构用两个条件形成了三个分支。多次使用这样的嵌套方式可用n个条件形成n+1个分支。例4-1实现一个函数，任意给定自变量x的值，求函数y的值。#include void main(void) float x, y; cout x; if (x 0) /条件1y =

19、 1; /语句1 else if(x = 0) /条件2y = 0; /语句2 elsey = -1; /语句3，此时， x 0 coutx=x y=y 0的情形if (x = 0) if (x = 0) y = 0; /x = 0的情形 else y = -1; /此时，x 0在书写if语句嵌套形式时要特别注意else与if的配对问题。一定要确保else与if的对应关系不存在歧义性。对于上面代码，可能将“else”与第一个if垂直对齐，但仍然没有改变程序的功能，如下所示：if (x = 0) if (x = 0) y = 0; /x = 0的情形else y = -1; /此时，x 0C+中

20、规定else与其前边最近的未配对的if相配。因此上面代码仍然完成原先功能。如果真的要使else与第一个if配对，就要用复合语句花括号来改变配对关系，如下所示：y = 1; /if (x 0这样仅添加了一对花括号就改变所实现的函数。当x 0时，y=-1；当x 0时，y =1。例4-2输入一个分数，输出相应的五分制成绩。设90分以上为“A”，8089分为“B”，7079分为“C”， 6069分为“D”，60分以下为“E”。#includevoid main(void) int iScore = 0; cout iScore; if (iScore = 90) cout =90 else if (i

21、Score = 80) cout = 70) cout = 60) cout D; /60-69 else cout E; /60上面程序用4个条件划分了5个分支。注意，在嵌套的if语句中，后一个if条件判断以前一个if条件不满足为前提，因此if条件的次序很重要。4.2.2 开关语句开关语句也称为switch语句，或者多选择语句、或者多分支语句。它可以根据给定的表达式，从多个分支语句序列中选择执行一个分支。该语句的一般格式为：switch()case ：break；case ：break； .case 常量表达式n：break；default： 其中，的类型只能是整型，即char、short或

22、int型。的类型也只能char、short或int型，通常是字面常量。每个可由一条或多条语句组成，也可以是空。每个case常量及其后的语句序列构成一个case子句。一条switch语句可包含一个以上的case子句。多个case子句的常量之间不应重复。如果有break语句的话，它应该是语句序列中的最后一条语句。其中break语句和最后的default子句都是任选的。一条完整的switch语句涉及到4个关键字：switch、case、break、default。图4.7 switch语句的执行过程假设一条switch语句包含default子句，它的执行过程如图4.7所示。先计算表达式的值，设为x，

23、再依次与下面case常量进行比较。若x与某个case常量相等，则以此为入口，转去执行该case子句的语句序列，一直执行下去，直到遇到break语句或switch语句结束的右花括号为止。如果x与所有的case常量都不相等，而且有default子句，就执行default子句，然后结束switch语句的执行。应该注意的是，每个case常量只是一个入口标号，而不能确定前一个case子句的终点。所以如果要使每个case子句作为一个条件分支，就应将break语句作为每个case子句的最后一条语句，这样每次执行只能执行其中一个分支。这是switch语句的习惯用法。default子句可以放在switch语句中

24、的任何位置，但习惯上作为最后一个子句，此时不需要再将break作为它的最后一条语句。例4-3输入一个分数，输出相应的五分制成绩。设90分以上为“A”，8089分为“B”，7079分为“C”， 6069分为“D”，60分以下为“E”。#include void main() float score = 0; cout score; if (score 100 | score 0) coutscore is invalid. 0-100 is valid!endl; return; switch (int(score/10) case 10: case 9: coutA; break; case

25、8: coutB; break; case 7: coutC; break; case 6: coutD; break; default:coutE; 上面程序允许输入浮点数成绩，而且假定合理的分数范围应该在0到100之间，并用if语句检查。对表达式score/10进行强制类型转换为int，这是必要的。第一个case子句的语句序列为空，这样就与第二个case子句公用一个入口。当省略case后面的语句序列时，则可实现多个入口，执行同一个语句序列。例4-4 任意给定一个月份数，输出它属于哪个季节(12月、1月、2月是冬季；3月、4月、5月是春季；6月、7月、8月是夏季；9月、10月、11月是秋季)

26、。#include void main(void) int month; coutmonth; switch(month) case 12: case 1: case 2: coutwinterendl; /12、1、2月是冬季 break; case 3: case 4: case 5: coutspringendl; /3、4、5月是春季 break; case 6: case 7: case 8: coutsummerendl; /6、7、8月是夏季 break; case 9: case 10: case 11: coutautumnendl; /9、10、11月是秋季 break;

27、default: coutinput month error!endl; switch语句能实现的功能，用嵌套的if语句同样能实现。在一些情况下用switch语句可能具有较好的可读性。但switch语句在使用中有许多限制和注意点。例如，条件表达式不能是浮点数，而且只能判断是否相等来确定入口，break容易忘记等。4.3 循环语句编程中经常要反复执行同一语句序列，直至满足某个停止条件为止，这种重复执行过程称为循环。C+提供了3种循环语句：while、do-while()和for语句。每一种循环都具有三要素：1、初始条件，主要用于设置启动循环的一些变量；2、终止条件，用于设置循环的出口点；3、循环变量的修改，在循环过程中修改循环变量以达到终止条件，避免死循环。4.3.1 while语句while语句的语法格式为：while()图4.8 while语句的执行过程其中，确定了执行循环的条件，可以是任意合法表达式，但通常是一个关系表达式或逻辑表达式。如果表达式的值为非0(即逻辑真)，就执行，然后再计算再判断，直到的值为0(即逻辑假)。是一条语句，也可以是一条复合语句。图4.8描述了while语句的执行过程。如果在一开始表达式的值为0，即为逻辑假，则直接退出循环，而不执行循环体语句。下面代码计算sum=1+2+3+100。当然你可以不用循环，只