【新手解答5】深入探索 C 语言：宏中的文本、标识符和字符串 + 递归运算、条件语句、循环 + `switch-case` 与多项条件和枚举的差别

写在最前面

一位粉丝私信交流，回想起了当初的我C语言一题写一下午的，而且很多概念糊糊的不清楚。借助这次机会，整理了相关 C 语言中最常见而关键的疑惑，并对概念进行解答。

本篇博客的前身：

【新手解答1】深入探索 C 语言：变量名、形参 + 主调函数、被调函数 + 类和对象 + 源文件（.c 文件）、头文件（.h 文件）+ 库

【新手解答2】深入探索 C 语言：变量名、变量 + 函数声明 vs 函数定义 + main的声明 + 头文件和源文件的关系

【新手解答3】深入探索 C 语言：头文件提供必要的接口、源文件保持实现细节的私有性 + 进一步学习的方向 + 如何快速编写程序并最终能制作小游戏

【新手解答4】深入探索 C 语言：全局变量声明、全局函数声明 + 宏定义

如有不对的地方欢迎指出！好久没接触C了hh

问题1

宏仅仅涉及文本计划，而不包含数据类型，那么，文本，标识符，字符串这些基本概念之间的关系是什么？他们之间又有什么规范呢？

你的思路很丝滑噢！确实，在讨论宏和其他编程概念时，了解文本、标识符和字符串之间的关系非常重要。并且这些概念在 C 语言中，有特定的含义和使用规范。

下面我们来一一梳理：

编程中的一般概念

1. 文本

在编程的上下文中，"文本"通常指的是编写的源代码，包括所有的字符、单词和符号。

在宏的环境中，文本替换指的是预处理器将宏名替换为定义时指定的文本序列。

2. 标识符

标识符是编程中用于识别变量、函数、数组等编程元素的名字。

在 C 语言中，标识符的命名必须以字母或下划线开始，后面可以跟着字母、下划线或数字。

标识符用于给程序的各个部分命名，使得编译器和程序员可以识别它们。

3. 字符串

在 C 语言中，字符串是由双引号包围的字符序列，例如 "Hello, world!"。字符串用于表示文本数据。在程序运行时，字符串通常被存储为字符数组。

宏中的文本、标识符和字符串

在宏定义中，这些概念以特定的方式使用：

• 宏定义：使用 #define 指令定义一个宏。宏名通常是一个标识符，而宏体可以是任何文本，包括数字、标识符、运算符甚至字符串。
  
• 文本替换：在预处理阶段，宏名在源代码中被替换为宏体。这个过程是基于文本的，预处理器不关心宏体的语法或数据类型。
  
• 字符串和标识符：在宏定义中，字符串被视为文本的一部分。标识符可以是宏名，也可以出现在宏体中。
  

例子

#define PI 3.14159
#define GREETING "Hello, world!"
#define SQUARE(x) ((x) * (x))

在这些宏定义中：

• PI 和 SQUARE 是宏名（标识符）。
• 3.14159 是 PI 宏的文本体。
• "Hello, world!" 是一个字符串，作为 GREETING 宏的文本体。
• ((x) * (x)) 是 SQUARE 宏的文本体，其中 x 是宏参数。

规范

• 命名规范：宏名通常使用大写字母，以便于从其他标识符中区分开来。
• 文本替换规范：宏的使用应该清晰明确，避免因为文本替换导致的不明确或错误。
• 使用括号：在宏定义中使用足够的括号来避免运算符优先级问题。

理解这些基本概念之间的关系有助于更好地理解和使用宏以及其他编程元素。

问题二的笔记梳理

因为我看到了一个有关递归运算的视频，因此我赶早做了功课，把控制流程这些犁了一遍

从你提供的笔记内容来看，主要是关于递归运算，涵盖了递归、条件语句、循环以及循环控制语句等多个基本编程概念。

这些都是学习编程时的重要基础知识点，可以对这些概念进行深入学习，并通过编写实际的代码来加强理解。

根据提供的内容解读，并结合递归运算和相关编程概念进行梳理。

递归运算

递归运算是一种在函数中调用自身的编程技巧。它通常用于解决可以分解为相似子问题的问题。递归函数包含两个基本部分：

1. 基本情况（Base Case）：这是递归结束的条件，防止无限递归。
2. 递归步骤（Recursive Step）：在这里，函数调用自身来解决子问题。

条件语句

else 和 switch-case，这些都是控制流程的重要部分：

• if-else 语句：用于基于条件执行不同的代码块。if 语句后面跟着条件，如果条件为真，则执行 if 代码块，否则执行 else 代码块。
  
• switch-case 语句：用于基于变量的值选择多个代码块之一来执行。
  

循环

循环是编程中用于重复执行代码块的结构。

• while 循环：在给定条件为真时重复执行代码块。
  
• for 循环：通常用于在已知迭代次数的情况下重复执行代码块。
  
• do while 循环：与 while 循环类似，但 do-while 循环至少执行一次，因为条件检查发生在循环体执行之后。
  

中断（提前退出）、继续循环

break 和 continue 语句，这两个都是在循环中控制流程的重要工具。

• break 语句：用于立即退出最近的循环。
• continue 语句：用于跳过当前循环的剩余部分，并开始下一次迭代。

break 语句（补充）

• 用途：break 语句用于立即终止最近的循环（for、while 或 do-while 循环），控制流程会跳转到循环体外的下一条语句。
• 常见用法：在 switch-case 语句中用于防止 case 的下穿（fall-through），也用于基于特定条件提前退出循环。

continue 语句（补充）

• 用途：continue 语句用于跳过当前循环迭代的剩余部分，并立即开始下一次迭代。
• 适用场景：当循环中的某些条件不满足时，你可能想跳过当前迭代的剩余部分而继续下一次迭代。

超级跳转“go”（goto，go不是标准概念）

在你的笔记中提到的 “go” 不是 C 语言的标准部分。如果你指的是 “goto” 语句，那么这是一个不同的概念：

• goto 语句：允许在代码中进行无条件的跳转。goto 会跳转到同一函数内的标记（label）处。
• 使用注意：尽管 goto 可以在某些特定情况下提供便利，例如跳出多层嵌套循环。
  但它通常被认为是不良的编程实践，因为它使得代码流程难以理解和维护。建议避免使用 goto，除非在处理错误和资源清理等特定情况。

goto 语句的示例

可以通过一个简单的例子来展示它的用法：

#include <stdio.h>
int main() {
    int num = 0;
    loop_start: // 这是一个标签
    num++;
    if (num < 5) {
        printf("num = %d\n", num);
        goto loop_start; // 跳回到标签 loop_start
    }
    printf("Finished. num = %d\n", num);
    return 0;
}

在这个例子中：

• 我们定义了一个标签 loop_start。
• 程序在每次循环中增加 num 的值，并检查它是否小于 5。
• 如果 num 小于 5，程序执行 goto loop_start; 语句，导致控制流程跳回到 loop_start 标签处，从而创建一个循环效果。
• 当 num 达到 5 时，程序跳出循环，打印最终消息并结束。

使用 goto 的注意事项（虽然当下“好用”，但后期维护麻烦，尽量不要用~）

• 维护困难：goto 语句可以使代码流程变得难以跟踪，特别是在大型或复杂的代码基中。
• 替代方案：在大多数情况下，可以通过其他结构（如循环、函数调用等）更清晰地实现相同的逻辑。
• 特定情况下的使用：goto 有时用于从多层嵌套结构中跳出，特别是在需要从深层嵌套的循环或条件语句中进行错误处理和资源清理时。

总的来说，尽管 goto 可以在某些情况下提供便利，但广泛共识是应该尽量避免使用它。如果确实需要使用 goto，务必确保代码的清晰性和可维护性。

问题二的延伸

这里我不太理解的，有两大地方准确来说是一大地方，

1、那就是这三个循环语句，到底有什么差别？

2、还有另外一个地方则是switch case用于处理多项条件和枚举，这里的多项条件和枚举有什么差别？

很好的问题！让我们一起来梳理这些编程概念。

1. 三种循环语句的差别

在编程中，特别是在 C 语言中，有三种主要的循环结构：for 循环、while 循环和 do-while 循环。它们各有特点和适用场景：

• for 循环适用于已知循环次数的场景。
• while 循环适用于循环次数未知但有一个持续条件的场景。
• do-while 循环至少执行一次，适用于至少需要一次执行且之后的执行依赖于条件的场景。
• switch-case 适用于有多个可能的条件或枚举值，每个值都对应不同的执行路径。

for 循环

• 特点：for 循环最适合于当你知道循环需要执行的确切次数时使用。
• 结构：for 循环包含三个部分：初始化表达式、条件表达式和迭代表达式，通常写在同一行。
• 例子：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // 循环体
}

while 循环

• 特点：while 循环适用于当你不知道循环需要执行多少次，但有一个继续循环的条件时。
• 结构：只有一个条件表达式，循环会一直执行直到该条件不再为真。
• 例子：

while (condition) {
    // 循环体
}

do-while 循环

• 特点：与 while 循环类似，但 do-while 循环至少执行一次，因为条件检查发生在循环体执行之后。
• 结构：先执行循环体，然后检查条件。
• 例子：

do {
    // 循环体
} while (condition);

2. switch-case 与多项条件和枚举的差别

switch-case 语句是一种多分支选择结构，通常用于基于一个变量的多个预定义值执行不同的代码块。它与多项条件和枚举的关系如下：

多项条件

• 描述：指的是有多个可能的条件或值，每个条件都需要执行不同的操作。
• switch-case 用途：switch-case 结构非常适合处理此类情况，因为它允许基于同一个表达式的不同值执行不同的代码块。

枚举

• 描述：枚举（Enumeration）是一种数据类型，它由一组命名的整数常量组成。
• 与 switch-case 的关系：switch-case 结构与枚举类型非常契合，因为它允许你根据枚举值来选择不同的代码块执行。

例子

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
Color color = RED;
switch (color) {
    case RED:
        // 处理红色
        break;
    case GREEN:
        // 处理绿色
        break;
    case BLUE:
        // 处理蓝色
        break;
}

在这个例子中，switch-case 结构根据枚举 Color 的值执行不同的代码块。

希望这些解释能够帮助你更好地理解这些概念。如果还有疑问，欢迎继续提问！