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【C/C++】一个有点炫技的不必要的“复杂”的for循环示例

toyiye 2024-08-21 02:03 3 浏览 0 评论

C/C++里for循环的初始化语句、测试及更新表达式可以是任意合法的语句/表达式,甚至可以空缺。当初始化语句及测试表达式空缺时,需要用一个分号占位。灵活运行上述特性,可以写出很“复杂”的for循环。从软件工程的角度看,不必要的使用“技巧”会使得程序难以理解和维护,实践中,我们应该避免这种过分依赖于技巧的程序写法。

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不允许以电子/纸质出版为目的进行摘抄或改编。

示例程序如下:

//Project - ASCII
#include <cstdio>
#include <conio.h>

int main() {
    char c = 0;

    for (; c = getch(), c!=13 && c!=10;) { //初始化语句为空,更新表达式空缺
        putch(c);
        printf(" %d ",c);
    }

    printf("\nProgram exited!\n");
    return 0;
}

上述程序的执行结果为(在英文输入法下依次输入字符a, b, A, B, 1, 2以及回车):

a 97 b 98 A 65 B 66 1 49 2 50
Program exited!

conio.h头文件是C语言中控制台输入输出(console input & output)头文件,在本程序中,它引入了getch()及putch()函数。其中,getch()负责从控制台读入一个输入字符,返回表示该字符对应ASCII码的int整数;putch()函数预期接收一个int整数,然后向控制台输出该整数按ASCII码表对应的字符。

第8行:for循环中,初始化语句为空(分号占位),更新表达式空缺,仅提供了循环测试表达式。该for循环执行过程中, 初始化和更新两步将被省略。测试表达式如下:

c = getch(), c!=13 && c!=10;

这个测试表达式以逗号为界,分成了两个表达式。这个逗号(comma)其实是一个操作符,它保证了如下两点:

  • 逗号左边的表达式c = getch()比逗号右边的表达式先执行;这样,当逗号右边的表达式c!=13 && c!=10执行时,c已经取得了从getch()读取的新字符。
  • 将逗号右方表达式的值作为整个测试表达式的结果。本例中,左表达式c = getch()在赋值后返回c作为表达式的值,右表达式也会返回布尔运算的结果,但逗号表达式确保将右表达式,即c!=13 && c!=10的结果作为整个循环测试表达式的结果。

本程序中,作者期望把按下回车键作为程序停止执行的条件,但在不同的操作系统及执行环境下,按下回车键后,getch()得到的字符却不尽相同,有的是’\r’,即“返回行首”符,对应ASCII码13,有的是’\n’,即“换行符”,对应ASCII码10,甚至有的系统13和10会顺序返回。为了兼容上述不同情况,循环的测试表达式同时检查了13和10两个值。

第8 ~ 11行:上述for循环借助于测试表达式,不断从控制台读取字符,如果是普通字符,执行循环体:输出该字符(第9行),输出该字符的ASCII码值(第10行);如果读入的字符等于13或10,即是由回车键导致的“返回行首”符或“换行”符,测试表达式为假,结束循环,打印“Program exited!”信息(第13行)。

上述程序的输出结果证实:a的ASCII码为97, b为98,A为65,B为66 … 它们是连续的。

读者容易想到,上述程序其实不必写得这么晦涩,一个更容易的理解的写法大致如下:

//Project - ASCII2
#include <cstdio>
#include <conio.h>

int main() {
    while (true) { 
        char c = getch();
        if (c==13 || c==10)
            break;
        putch(c);
        printf(" %d ",c);
    }

    printf("\nProgram exited!\n");
    return 0;
}

从软件工程的角度看,过分的“炫技”只会导致难以理解和维护的代码!实践中,我们应该避免这种过分依赖于技巧的程序写法。

关于逗号操作符(comma operator),有必要进行更进一步的讨论。请读者考虑下述程序的执行结果:

//Project - Comma
#include <cstdio>

int main() {
   int a = 0, b = 0;

   a = b++, 3;

   printf("a = %d, b = %d",a,b);
   return 0;
}

按照稍早提及的逗号操作符的语法含义,读者可能会对第7行代码进行如下解读:

  • 逗号左表达式b++先执行,b值由0变1;
  • 逗号右表式的值3作为整个表达式的结果返回,然后赋值给a,a值变为3;
  • 执行结果为: a = 3, b = 1。

但真实的执行结果是:

a = 0, b = 1

第7行:编译器的真正解读如下。

  • 逗号操作符的优先级低于赋值操作符,所以a = b++被视为逗号的左表达式。逗号左表达式a = b++先执行,b++先取值,后递增,故a被赋值为b之前的初始值0;
  • 逗号右表达式3后执行,其返回值3作为整个逗号表达式的值返回。由于返回后没有“人”需要它,所以直接被舍弃。

本例中,如果期望a被赋值为3,第7行应修改为:

a = (b++, 3);


本案例节选自作者编写的教材及配套实验指导书。

《C++编程基础及应用》(高等教育出版社,出版过程中)

《Python编程基础及应用》,高等教育出版社

《Python编程基础及应用实验教程》,高等教育出版社

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