C++ 速查手冊

單元 5 - 控制結構

控制結構 (control structure) 有三種,分別是循序 (sequence) 、選擇 (selection) 、重複 (repetition) ,通常在程式語言中,程式碼從上而下一行一行依次排列,程式也依此順序執行,這就是所謂的循序結構。循序結構為一般程式語言執行的基本方式,包括 C++ 。

選擇結構為依條件讓程式分流執行,如下圖

條件為真,程式執行分流 one ,條件為假,程式執行分流 two ,這便是典型的選擇結構之例。

C++ 中提供的選擇結構如下表

選擇結構 簡述
if 如果條件為真才執行
if-else 如果條件為真執行某某,否則執行某某
switch 多重條件選擇,並可設定預設執行選項

最簡單的為 if 陳述 (if statement) ,如下例

#include <iostream>

int main() {
    int a = 22;
    int b = 34;
    
    if (a > b) {
        std::cout << "Good luck!" << std::endl;
    }
    
    if (a != b) {
        std::cout << "Have a nice day!" << std::endl; 
    }
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u05_1.cpp
   功能:示範 C++ 的控制結構
   作者:張凱慶*/

編譯後執行,結果如下

$ g++ u05_1.cpp
$ ./a.out
Have a nice day!
$

if 陳述在出現在第 7 行及第 11 行。 if 為 C++ 的關鍵字 (keyword) 之一,緊接在 if 後頭的小括弧即為條件 (condition) 運算式 (expression) ,運算式的結果為布林值,若非 true ,即為 false 。條件為 true ,隨後大括弧內的程式區塊就會被執行,反之,若運算式的結果為 false ,程式就會跳過大括弧的程式區塊,尋找區塊後的程式繼續執行。

true 即是邏輯上的真, false 為邏輯上的假。

此例中,第 7 行

if (a > b) {

由於 a > b 的條件為假,所以 Good luck! 的英文字串不會被列印出來,而第 11 行

if (a != b) {

a != b 的條件為真,所以程式會印出 Have a nice day! 的英文字串。

重複結構是讓程式重複執行某些工作,如下圖

當有工作需要重複執行時,重複的條件為真,此工作就重複執行一次,執行完畢再行測試條件,條件為真,繼續重複執行此工作,直到條件為假時,結束工作的執行。依此執行的方式為重複結構,也被稱為迴圈。

因此,具有重複結構的程式通常需要下列三項基本任務

1. 控制變數初始設定
2. 迴圈結束條件測試
3. 調整控制變數的值

C++ 中提供的重複結構如下表

重複結構 簡述
for 通常用於有明確重複數的迴圈
while 前測試迴圈
do-while 後測試迴圈

常見的 for 迴圈 (for loop) ,如下例

#include <iostream>
  
int main() {
    int i;
    
    for (i = 0; i <= 10; i++) {
        std::cout << i << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u05_2.cpp
   功能:示範 C++ 的控制結構
   作者:張凱慶*/

編譯後執行,結果如下

$ g++ u05_2.cpp
$ ./a.out
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
$

for 為 C++ 的關鍵字之一。第 7 行在關鍵字 for 之後緊接著的小括弧為 for 迴圈的控制項目,用分號分隔的三個項目,分別是

控制變數初始設定; 迴圈條件測試; 調整控制變數的值

此例中, i 為迴圈的控制變數,初始值設為 0 ,而迴圈結束條件為 i < 10 ,每執行完一次迴圈, i 就遞增 1 。因此,此程式重複印出 i 的值,恰巧從 0 印到 9 為止。

C++ 除了提供選擇、重複等控制結構外,還提供 breakcontinuegoto 等機制,下面我們分成數個部分介紹 C++ 的各種陳述

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