嵌入式 C 语言入门：循环结构学习笔记 —— 从语法到实用技巧

前言

大家好，这里是 Hello_Embed。在前文中，我们学习了分支结构（if/switch），让代码能根据条件 "选择执行"；而循环结构则能让代码 "重复执行"------ 比如实现 LED 持续闪烁、反复读取传感器数据等。本文将详细讲解 C 语言中三种循环结构（while、do-while、for）的语法、差异及嵌入式场景的应用，同时介绍 break 和 continue 对循环的控制，帮助你掌握从基础语法到硬件控制的落地技巧。

🔄 while 循环：先判断后执行

语法与执行逻辑

while 循环的核心是 "先判断条件，再决定是否执行循环体"，语法如下：

while(条件表达式){
	// 循环体：条件为真时执行
}

触发逻辑：

1. 判断条件表达式是否为真（非 0）；
2. 若为真，执行循环体，执行完毕后回到步骤 1 再次判断；
3. 若为假，直接跳过 while 语句，执行后续代码。

实例：计算 1-3 的和

通过简单代码理解 while 的执行过程：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int sum = 0, i = 1;
    while (i <= 3)  // 条件：i不大于3
    {
        sum = sum + i;  // 累加i的值
        i++;            // 更新i（避免死循环）
    }
    printf("The sum of first 3 natural numbers is %d", sum);
    return 0;
}

运行结果如图：

整个过程中，i 从 1 开始，每次循环后自增，直到 i=4 时条件不成立，循环结束。

🔄 do-while 循环：先执行后判断

语法与执行逻辑

do-while 循环与 while 的核心区别是 "先执行一次循环体，再判断条件"，语法如下：

do{
	// 循环体：至少执行一次
}while(条件表达式);  // 注意末尾的分号

触发逻辑：

1. 先执行一次循环体；
2. 判断条件表达式是否为真；
3. 若为真，回到步骤 1 再次执行循环体；若为假，结束循环。

实例：同样计算 1-3 的和

对 while 的例子稍作修改，用 do-while 实现：

sum = 0;
i = 1;
do{
    sum = sum + i;
    i++;
} while(i <= 3);  // 执行后判断
printf("\nThe sum of first 3 natural numbers is %d", sum);

运行结果如图输出仍为6：

当循环条件一开始就成立时，while 和 do-while 的结果一致。

🆚 while 与 do while 的关键差异

通过 "计算字符串长度" 的例子对比两者的区别：

#include <stdio.h>
int main()
{
    // 测试1：非空字符串
    char *str = "1234567890";
    int cnt = 0;
    // while循环：先判断是否到结束符'\0'
    while(str[cnt] != '\0') { cnt++; }
    printf("The length of the string is %d\n", cnt);
    
    cnt = 0;
    // do while循环：先执行一次，再判断
    do { cnt++; } while(str[cnt] != '\0');
    printf("The length of the string is %d\n", cnt);

    // 测试2：空字符串
    char *str1 = "";  // 仅含结束符'\0'
    cnt = 0;
    while(str1[cnt] != '\0') { cnt++; }  // 条件一开始为假，不执行
    printf("The length of the string is %d\n", cnt);
    
    cnt = 0;
    do { cnt++; } while(str1[cnt] != '\0');  // 先执行一次，cnt变为1
    printf("The length of the string is %d\n", cnt);
    return 0;
}

注意：在这里我们定义了指针char *str = "1234567890"而非char类型数组是因为如下几点优势：

• 效率更高：无需复制字符串，直接引用只读内存区的原始数据（1234567890）。
• 适合只读场景：如果仅需读取字符串内容（如计算长度、遍历字符），使用指针更简洁。

• 非空字符串时，两者结果相同（均为 10）；
• 空字符串时，while 返回 0（一次也不执行），do-while 返回 1（至少执行一次）。
  结论：do-while 适合 "至少执行一次" 的场景（如用户输入验证），while 适合 "可能一次都不执行" 的场景。

🔄 for 循环：结构化的循环控制

语法与执行逻辑

for 循环将 "初始化、条件判断、更新" 整合在一行，结构更清晰，语法如下：

for(初始表达式; 条件表达式; 更新表达式){
	// 循环体
}

执行顺序 （这里引用韦东山视频教学中的框图，我觉得很形象）

1. 执行一次初始表达式（如i = 0）；
2. 判断条件表达式（如i < 10）：
   • 若为真，执行循环体，然后执行更新表达式（如i++），回到步骤 2；
   • 若为假，结束循环。

灵活用法：死循环

for 循环的三个表达式均可省略，for(;;)等价于while(1)，表示条件永远为真，形成死循环：

for(;;){
	// 循环体：无限重复执行
}

在嵌入式中，死循环常用于主程序逻辑，例如实现 LED 闪烁（这里仅展示部分代码）：

volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0x40021414;  // ODR地址
int i;
while(1)  // 等价于for(;;)
{
	*p &= ~(1 << 9);  // 点亮LED
	for(i = 0; i < 100000000; i++);  // 延时
	*p |= (1 << 9);   // 熄灭LED
	for(i = 0; i < 100000000; i++);  // 延时
}

🔍 循环与分支的结合：筛选字符串中的数字

通过 "从字符串中提取数字" 的例子，看循环与 if 的结合应用：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    char *p = "2idiosbac901h8caioj0912";  // 含数字和字母的字符串
    while (p[i] != '\0')  // 循环遍历字符串，直到结束符
    {
        // 利用ASCII码连续性：'0'-'9'的ASCII码为48-57
        if (p[i] >= '0' && p[i] <= '9') {
            printf("%c", p[i]);  // 打印数字字符
        }
        i++;  // 移动到下一个字符
    }
    return 0;
}

运行结果如图，成功提取出所有数字。

关于代码：这里我们巧妙地利用了数字"0-9"ASCII码的连续性。我们知道0-9的ASCII码依次为：48-57，当我们要判断p[i]的ASCII码值刚好在这个范围则说明它必定为0-9，这也是我们筛选数字的基础。

🎮 循环的控制：break 与 continue

两者的区别

• break：直接跳出当前循环，不再执行后续循环；
• continue ：跳过本次循环的剩余部分，直接进入下一次循环。
  通过代码演示：

#include <stdio.h>

// break演示：触发后终止循环
void demo_break() {
    printf("----- break演示 -----\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        if (i == 1) {
            printf("  触发break，跳出循环\n");
            break;
        }
        printf("  循环第%d次\n", i+1);
    }
}

// continue演示：触发后跳过本次
void demo_continue() {
    printf("\n----- continue演示 -----\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        if (i == 1) {
            printf("  触发continue，跳过本次\n");
            continue;
        }
        printf("  循环第%d次\n", i+1);
    }
}

int main() {
    demo_break();
    demo_continue();
    return 0;
}

运行结果如图，差异一目了然。

实例：查找字符串中的字符

用 break 优化查找效率，找到目标后立即终止循环：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i;
    int found = 0;
    char *str = "fhue45icnan";  // 目标：查找'5'
    for(i = 0; str[i]; i++) {  // str[i]非'\0'时继续
        if(str[i] == '5') {
            found = 1;
            break;  // 找到后跳出循环
        }
    }
    if(found == 1)
        printf("Found, location is %d\n", i);  // 输出位置
    else
        printf("Not Found\n");
    return 0;
}

运行结果如图，成功定位到 '5' 的位置（索引 5）：

结尾

本文讲解了 while、do-while、for 三种循环的用法：while 适合简单条件判断，do-while 适合至少执行一次的场景，for 适合结构化控制；break 和 continue 则让循环更灵活。在嵌入式开发中，循环是实现周期性任务（如数据采集、状态监测）的核心，结合分支结构能构建复杂的硬件控制逻辑。

下一篇，我们将学习函数与参数的传递，看看如何将重复代码封装成函数，让程序更模块化。Hello_Embed 与你继续深入 C 语言的嵌入式应用，下篇见！