C语言中循环语句的分析

张国钦++宋伟++马俊兴

摘要：循环结构是程序设计的三种基本结构之一，在程序设计中具有重要地位。分析了C语言中的循环语句，指出了各自所属的循环结构，并对它们的区别和适用场合做了分析。

关键词：循环结构；while语句；do...while语句；for语句

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）04-0063-02

Analysis of Loop Statements in C Language

ZHANG Guo-qin， SONG Wei， MA Jun-xing

（The Center of the Modern Educational Technology， Henan Finance and Banking College， Zhengzhou 450046， China）

Abstract： Loop structure is one of the three basic structures of program design， which has an important position in programming. This paper analyzes the loop statements in C language， and points out their respective loop structures， and analyzes their differences and application occasions.

Key words： loop structure； while statement； do...while statement； for statement

1 背景

1966年，Bohra和Jacopini提出了程序设计的三种基本结构：顺序结构、选择结构和循环结构。循环结构将一些指令组合起来构成循环体，当满足某种条件时反复执行。循环结构包括当型循环结构和直到型循环结构。C语言中实现循环结构的循环语句包括if...goto语句、while语句、do...while语句和for语句。if...goto语句因为不符合结构化程序设计的要求现在已经很少有人使用，while语句和for语句很好理解，而do...while语句却让很多人疑惑，不知道它到底属于当型循环结构还是直到型循环结构。网上也经常有人提出这样的疑问，而很多教材对此解释得不甚清晰，更增加了C语言初学者的困惑。本文将试图厘清这些循环语句及它们所属的循环结构，并对它们的区别和适用场合做一分析。

2 循环结构的分类

2.1 当型（while型）循环结构

当型循环结构如图1（a）所示。它的执行过程为：先判断条件c1，如果c1成立，则执行循环体A，执行完A后，再判断条件c1，如果c1成立，再执行循环体A，如此反复执行循环体A，直到某一次条件c1不成立为止，此时不执行循环体A，而从b点离开循环结构。当型循环结构的主要特点是当循环条件成立时执行循环体，当循环条件不成立时离开循环体。

2.2 直到型（until型）循环结构

直到型循环结构如图1（b）所示。它的执行过程为：先执行循环体A，然后判断条件c2是否成立，如果c2不成立，则继续执行循环体A，然后再对条件c2作判断，如果条件c2仍然不成立，则继续执行循环体A，如此反复执行A，直到给定的条件c2成立为止，此时不再执行循环体A，从b点离开循环结构。直到型循环结构的主要特点是当循环条件成立时离开循环体，当循环条件不成立时执行循环体。

很容易看出，如果当型循环结构和直到型循环结构执行相同的功能，那么循环条件c1和c2之间必然存在关系：c2=，也就是说c1和c2是互为相反的条件。

3 C语言中的循环语句

C语言中的循环语句包括if...goto语句、while语句、do...while语句和for语句。我们用这几个语句分别来求解一个简单的问题（记为问题a）：求n的阶乘n！的值（假定n2）。从中来分析它们的区别。

3.1 if...goto语句

goto语句为无条件转移语句，一般格式为goto 语句标号；当goto语句和if语句结合就可以实现有条件的转移，从而实现循环结构。用if...goto语句求问题a的代码为：

当型循环结构 直到型循环结构

3.2 while语句

while语句的一般格式为：while（条件表达式）循环体；。while语句的特点是：

1）当条件表达式为真时，执行循环体；为假时，离开循环体。因此，while语句属于当型循环结构。

2）先判断条件表达式，后执行循环体。

用while语句求解问题a的代码为：

do...while语句的特点是先执行一次循环体，然后判断条件表达式，如果为真，则继续执行循环体；如果为假，则离开循环体。因此，do...while语句属于当型循环结构，虽然它从形式上来说很像直到型循环结构。do...while语句和pascal语言中的repeat...until语句很像，都是先执行循环体，再做条件判断，但repeat...until语句是条件为真时离开循环体，属于直到型循环结构。

用do...while语句求解问题a的代码为：

假如do...while语句是直到型循环结构，那么它的条件表达式和while语句的条件表达式一定是相反的，如果把do...while语句中的条件i<=n改成i>n，则得不到想要的结果。do...while语句和while语句的区别是当循环条件一开始就为假时，do...while语句执行1次循环体，while语句执行0次。

3.4 for語句

for语句的一般格式为：

for（表达式1；表达式2；表达式3）循环体；

其中表达式1为初始化语句，一般情况下包含循环变量的初始化，仅在循环开始时执行一次。表达式2为循环条件表达式，用来判定是否继续循环。在每次执行循环体前先执行此表达式，值为真时继续执行循环体，值为假时离开循环体。因此for语句属于当型循环结构。表达式3作为循环的调整，一般情况下是改变循环变量的值，使循环体执行若干次之后循环条件表达式的值为假，从而离开循环体。

对for语句的说明：

1）表达式1～3都可以省略。省略表达式1以后，表达式1要放到for语句之前以完成对循环变量的初始化；省略表达式2后，表示循环条件永远为真；省略表达式3后，表达式3要放到循环体内。

2）for语句可以改写为while语句的形式：

表达式1；

3.5 几种循环语句的比较

1）while语句和do...while语句一般用于处理循环条件已知，循环次数不确定的情况。

2）for语句一般用于处理循环次数确定的情况，也可以用于循环次数不确定而只给出循环条件的情况，它完全可以代替while语句。因此for语句更为灵活，功能也更为强大。

3）if...goto语句既可以实现当型循环结构，也可以实现直到型循环结构，不过现在已经不常用。while语句、do...while语句和 for语句均属于当型循环结构。

4）这几种语句可以用来处理同一问题，可以相互替代，没有实质上的差别。

4 结束语

循环结构在程序设计中占有重要地位，只有弄清楚基本概念，熟练掌握各种循环语句的基本用法，才能写出可读性更强，执行效率更高的程序。

参考文献：

[1] 谭浩强. C程序设计[M]. 4版.北京： 清华大学出版社， 2010： 26-27.

[2] 李瑞华.C语言循环语句浅析[J]. 电脑知识与技术， 2011， 7（26）： 6423-6424.