C++系列（二）：告别低效循环！选择、循环、跳转原理与优化实战全解析

引言

闯过C++基础"新手村"（注释、变量、数据类型...），是否已摩拳擦掌，渴望指挥程序执行更复杂的任务？流程控制，就是赋予程序逻辑与生命的核心技能！ 本指南作为《彻底吃透C++基础核心》的进阶篇章，将带你深度解锁"选择结构"(if/三目/switch)、"循环结构"(while/do-while/for/嵌套)与"跳转语句"(break/continue/goto)三大核心武器库。

告别代码的平铺直叙，你将学会：如何让程序智能决策（成绩精准评级？Switch优化有妙招！）、如何高效重复（快速判断素数？循环优化是关键！）、如何精准控制执行流（何时中断循环？Break/Continue怎么选？）。我们更将剖析循环效率差异，揭示常见陷阱，并融入最佳实践建议，助你写出高效、优雅、易维护的C++代码。

掌握流程控制，方能真正驾驭程序逻辑！ 准备好升级你的编程战力了吗？这份"新手村通关秘籍"，将是你攻克C++核心堡垒的制胜法宝！

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文章目录

• 引言
• 一、选择结构
• • [1.1 if 语句](#1.1 if 语句)
  • [1.2 三目运算符](#1.2 三目运算符)
  • [1.3 switch 语句](#1.3 switch 语句)
• 二、循环结构
• • [2.1 while 循环](#2.1 while 循环)
  • [2.2 do-while 循环](#2.2 do-while 循环)
  • [2.3 for 循环](#2.3 for 循环)
  • [2.4 嵌套循环](#2.4 嵌套循环)
• 三、跳转语句
• • [3.1 break 语句](#3.1 break 语句)
  • [3.2 continue 语句](#3.2 continue 语句)
  • [3.3 goto 语句](#3.3 goto 语句)
• 四、综合应用案例
• • [4.1 成绩评级系统（switch优化）](#4.1 成绩评级系统（switch优化）)
  • [4.2 素数判断（循环优化）](#4.2 素数判断（循环优化）)
  • [4.3 循环效率对比](#4.3 循环效率对比)
• 五、最佳实践建议

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正 文

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一、选择结构

根据条件执行不同的代码分支。

1.1 if 语句

1. 基本形式：

// 单行格式
if (条件) { 代码块 }

// 多行格式
if (条件) { 代码块 } 
else { 代码块 }

// 多条件格式
if (条件1) { 代码块 }
else if (条件2) { 代码块 }
else { 代码块 }

2. 关键特性：

• 条件表达式应为布尔类型（非零为真，零为假）；
• 代码块若只有单条语句，花括号可省略（但不推荐）；
• 支持多层嵌套；

3. 优化技巧：

// 使用逻辑运算符简化条件
if (score >= 90 && score <= 100) {...}

// 避免深层嵌套
if (score < 60) goto fail;
// ... 其他处理
fail: 
    cout << "不及格";

1.2 三目运算符

1. 语法 ：条件 ? 表达式1 : 表达式2

• 如果表达式1的值为真，执行表达式2，并返回表达式2的结果；
• 如果表达式1的值为假，执行表达式3，并返回表达式3的结果；

2. 特性：

• 返回表达式结果，可直接赋值；
• C++中返回的是变量（可继续赋值）；

// 找最大值
int max = (a > b) ? a : b;

// 条件赋值
(a > b ? a : b) = 100; // 将较大值设为100

3. 对比 if-else：

// 等价于
if (a > b) max = a;
else max = b;

1.3 switch 语句

1. 作用： 执行多条件分支语句；

2. 语法：

switch(整型/字符型表达式) {
    case 值1: 代码; break;
    case 值2: 代码; break;
    ...
    default: 代码; break;
}

3. 重要规则：

• case 必须是常量表达式；
• 必须有 break 防止穿透；
• default 处理未匹配情况；

4. 优化技巧：

// 合并相同处理的case
switch(month) {
    case 1: case 3: case 5: // 31天的月份
        days = 31;
        break;
    case 2: // 特殊处理2月
        days = isLeapYear ? 29 : 28;
        break;
    // ...
}

5. if vs switch：

特性	if 语句	switch 语句
条件类型	任意布尔表达式	整型/字符型
区间判断	支持	不支持
执行效率	相对较低	高（跳转表）
代码可读性	简单条件时清晰	多分支时更清晰

二、循环结构

重复执行代码块直到条件不满足。

2.1 while 循环

1. 语法 ：while (条件) { 循环体 }

2. 特点：

• 先判断条件，再执行循环；
• 适合不确定循环次数的场景；

// 循环打印数字1 ~ 9
while (num < 10)
	{
		cout << num << endl;
		num++;
	}

2.2 do-while 循环

1. 语法 ：do { 循环体 } while (条件)

2. 特点：

• 与while的区别在于它会先执行一次循环语句，在判断循环条件；
• 至少执行一次循环；

// 输入验证
int input;
do {
    cout << "请输入1-100的数字: ";
    cin >> input;
} while (input < 1 || input > 100);

2.3 for 循环

1. 语法 ：for (初始化; 条件; 更新) { 循环体 }

//for循环，从0到9打印
	for (int i = 1; i <= 100; i++)
	{
		//找特殊数字
		if (i % 7 == 0 || i % 10 == 7 || i / 10 == 7)
		{
			cout << "敲桌子" << endl;
		}
		else
		{
			cout << i << endl;
		}
	}

2. 执行流程：

• 执行初始化语句；
• 检查条件 → 真则执行循环体；
• 执行更新语句；
• 重复步骤2-3；

3. 高级用法：

// 多变量初始化
for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--) {...}

// 范围循环(C++11)
int arr[] = {1,2,3,4,5};
for (int num : arr) {
    cout << num << " ";
}

2.4 嵌套循环

应用场景：

• 多维数据处理；
• 矩阵运算；
• 排列组合问题；

// 打印九九乘法表（优化版）
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        // 对齐输出
        cout << j << "×" << i << "=" 
             << setw(2) << i*j << " ";
    }
    cout << endl;
}

三、跳转语句

改变程序执行流程。

3.1 break 语句

1. 作用：立即终止当前循环或switch语句，跳出循环结构。

2. 应用场景：

• switch中防止case穿透；
• 循环中满足条件时提前退出；
• 嵌套循环中跳出内层循环；

// 查找数组元素
int arr[] = {2,4,6,8,10};
int target = 8;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    if (arr[i] == target) {
        cout << "找到目标，位置：" << i;
        break;
    }
}

3.2 continue 语句

1. 作用：跳过本次循环剩余代码，进入下一次迭代。

2. 应用场景：

• 过滤特定条件的数据；
• 跳过无效迭代；

// 打印1-100的奇数
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
    if (i % 2 == 0) continue;
    cout << i << " ";
}

3.3 goto 语句

1. 语法 ：goto 标签; ... 标签: 代码

• 可以无条件跳转语句；
• 如果标记的名称存在，执行到goto语句时，会跳转到标记的位置；

2. 注意事项：

• 尽量避免使用（降低代码可读性）；
• 适用场景：深层嵌套退出、错误处理；
• 标签必须在同一函数内；

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	//goto语句
	cout << "1、 xxx " << endl;
	cout << "2、 xxx " << endl;
	goto FLAG;
	cout << "3、 xxx " << endl;
	cout << "4、 xxx " << endl;
FLAG:
	cout << "5、 xxx " << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

四、综合应用案例

4.1 成绩评级系统（switch优化）

int score;
cout << "请输入成绩(0-100): ";
cin >> score;

switch(score/10) {
    case 10: case 9:
        cout << "优秀"; break;
    case 8:
        cout << "良好"; break;
    case 7:
        cout << "中等"; break;
    case 6:
        cout << "及格"; break;
    default:
        cout << "不及格";
}

4.2 素数判断（循环优化）

bool isPrime(int n) {
    if (n <= 1) return false;
    if (n == 2) return true;
    if (n % 2 == 0) return false;
    
    // 只需检查到sqrt(n)
    for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) {
        if (n % i == 0) return false;
    }
    return true;
}

4.3 循环效率对比

循环类型	适用场景	性能特点
for	明确循环次数	最优（编译器易优化）
while	条件驱动循环	中等
do-while	至少执行一次	中等
范围for	遍历容器(C++11)	最优（语法糖）

五、最佳实践建议

1. 循环优化技巧：

// 1. 减少循环内计算
int len = array.size(); // 预先计算长度
for (int i = 0; i < len; i++) {...}

// 2. 循环展开
for (int i = 0; i < 100; i += 4) {
    process(i);
    process(i+1);
    process(i+2);
    process(i+3);
}

2. 选择结构原则：

• 简单条件 → if
• 多离散值 → switch
• 嵌套超过3层 → 重构为函数

3. 避免常见陷阱：

// 陷阱1：赋值=代替比较==
if (x = 5) {...} // 总是真

// 陷阱2：switch忘记break
case 1: cout << "1"; // 会继续执行case2
case 2: cout << "2";

// 陷阱3：浮点数精确比较
double a = 0.1 + 0.2;
if (a == 0.3) {...} // 可能为假

4. 代码可读性提升：

// 使用有意义的布尔变量
bool isPassing = (score >= 60);
bool hasPrerequisite = (completedCourses >= 3);

if (isPassing && hasPrerequisite) {
    enrollCourse();
}

流程图解：

顺序结构：A → B → C
选择结构：A → [条件] → 真 → B
                |   → 假 → C

循环结构：A → [条件] → 真 → B → 返回检查
                |   → 假 → C

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结 束 语

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