Pętle i instrukcje warunkowe

Pętle oraz instrukcje warunkowe pozwalają podejmować decyzje na podstawie danych wejściowych oraz wielokrotnie wykonywać ten sam fragment kodu. W tym wpisie przyjrzymy się, jak działają i jak poprawnie stosować je w praktyce.

Pętle

for

Pisząc program, często zdarza się, że kilka razy trzeba wykonać ten sam zestaw poleceń. Aby nie pisać wielokrotnie tego samego kodu, można skorzystać z pętli. Pętla to fragment kodu, który będzie się wykonywał, dopóki dany warunek jest spełniony. Pierwszym rodzajem pętli, jaki poznamy, jest for. Jej składnia prezentuje się następująco:

for (inicjalizacja; warunek wyjścia; aktualizacja) {
    // wnętrze pętli – kod, który będzie się powtarzał, dopóki warunek jest spełniony
}

W pętli for kluczowe są trzy elementy:

• inicjalizacja – wykonywana jest przed rozpoczęciem pętli,
• warunek wyjścia – sprawdza, czy pętla powinna być kontynuowana,
• aktualizacja – instrukcja wykonywana po każdym przebiegu pętli. Przykładowo for (int i = 0; i < 10; i++) wykona się 10 razy. Zmienna i zostanie zainicjalizowana wartością 0 i przy każdym przebiegu pętli będzie zwiększana o 1. Przy pierwszym przebiegu pętli i będzie równe 0, a przy ostatnim — 9.

Warto wspomnieć, że nie trzeba podawać wszystkich parametrów dla pętli for. Ba, nie podając żadnych, np. for(;;), otrzymamy pętlę nieskończoną, która w niektórych przypadkach może być pożądana.

while

Kolejnym przykładem pętli jest while. Działa ona na tej samej zasadzie co for, czyli wykonuje się tak długo, jak długo warunek jest spełniony. Różnica między nimi polega na tym, że w przypadku for zazwyczaj wiemy z góry, ile razy pętla się wykona, natomiast przy while nie zawsze jest to znane. Składnia na pierwszy rzut oka wydaje się prostsza, ponieważ definiujemy jedynie warunek wyjścia.

while (warunek) {
    // wnętrze pętli – kod, który będzie się powtarzał, dopóki warunek jest spełniony
}

Korzystając z petli while zawsze warto upewnić się, że zmienna sterująca będzie w końcu spełniać warunek zakończenia pętli. Jeśli zapomnimy zwiększyć wartość zmiennej sterującej, warunek nigdy nie zostanie spełniony i pętla stanie się nieskończona, co może spowodować zawieszenie programu. Tak samo jak dla for(;;), stosujac while(1) otrzymamy pętlę nieskończona.

do while

Pętla do...while jest podobna do pętli while, z tą różnicą, że warunek sprawdzany jest dopiero po wykonaniu wnętrza pętli. Oznacza to, że kod znajdujący się w pętli wykona się co najmniej jeden raz, nawet jeśli warunek początkowo nie jest spełniony. Składnia pętli do...while wygląda następująco:

do {
    // wnętrze pętli – kod, który zostanie wykonany przynajmniej raz
} while (warunek);

Instrukcje warunkowe

Instrukcje warunkowe w języku C pozwalają programowi podejmować decyzje w zależności od spełnienia określonych warunków. Dzięki nim możemy wykonywać różne fragmenty kodu w zależności od wartości zmiennych lub wyniku wyrażeń logicznych.

if

Instrukcja if sprawdza warunek i wykonuje blok kodu tylko wtedy, gdy warunek jest prawdziwy.

if (warunek) {
    // kod wykonywany, jeśli warunek jest prawdziwy
}

Można też rozszerzyć if o dodatkowe warunki przy użyciu else if i else:

if (warunek1) {
    // kod wykonywany, jeśli warunek1 jest prawdziwy
} else if (warunek2) {
    // kod wykonywany, jeśli warunek1 jest fałszywy, a warunek2 jest prawdziwy
} else {
    // kod wykonywany, jeśli wszystkie powyższe warunki są fałszywe
}

W języku C możemy tworzyć bardziej złożone warunki przy użyciu operatorów logicznych &&, || i !, opisanych w poprzednim wpisie. Instrukcje if mogą być też zagnieżdżane, czyli umieszczone jedna w drugiej. Pozwala to tworzyć decyzje wielopoziomowe, które reagują na bardziej skomplikowane sytuacje. Warto jednak zachować ostrożność zbyt wiele zagnieżdżonych warunków może sprawić, że kod stanie się trudny do czytania i utrzymania.

switch

Instrukcja switch służy do sprawdzania wartości wyrażenia i wykonywania odpowiedniego bloku kodu w zależności od tej wartości. Jest szczególnie przydatna, gdy mamy wiele możliwych przypadków do obsłużenia.

switch (wyrażenie) {
    case x:
        // kod wykonywany, jeśli wyrażenie == x
        break;
    case y:
        // kod wykonywany, jeśli wyrażenie == y
        break;
    default:
        // kod wykonywany, jeśli żaden przypadek nie pasuje
}

Każdy przypadek case zwykle kończy się instrukcją break. W przypadku jej braku wszystkie kolejne przypadki poniżej spełnionego również zostaną wykonane. default jest opcjonalne, ale warto je stosować, aby obsłużyć sytuacje nieprzewidziane. Instrukcja switch działa tylko z typami całkowitymi: int, char lub enum. Nie działa bezpośrednio na typach zmiennoprzecinkowych float, double ani na łańcuchach znaków w C.

Goto

Przy okazji tego wpisu wspomnę o instrukcji goto wykonuje ona skok do miejsca w kodzie oznaczonego etykietą. Przykład użycia:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x;

    printf("Podaj liczbę dodatnią: ");
    if (scanf("%d", &x) != 1) {
        goto blad;
    }

    if (x <= 0) {
        goto blad;
    }

    printf("Podana liczba to: %d\n", x);
    return 0;

blad:
    printf("Błąd: podano niepoprawną wartość.\n");
    return 1;
}

Instrukcja goto w języku C budzi kontrowersje wśród programistów. Uznawana jest za symbol złych praktyk programistycznych w praktyce jej nadmierne używanie prowadzi do tzw. spaghetti code, czyli kodu, w którym przepływ sterowania jest trudny do prześledzenia i utrzymania. Dlatego należy podchodzić do niej z rozsądkiem. Dobrze sprawdza się natomiast w obsłudze błędów.

Podsumowanie

Pętle for, while, do...while pozwalają wielokrotnie wykonywać kod, a wybór odpowiedniej zależy od tego, czy znamy liczbę iteracji i czy kod ma wykonać się przynajmniej raz. Instrukcje warunkowe if i switch umożliwiają podejmowanie decyzji w zależności od wartości zmiennych lub wyrażeń logicznych. goto pozwala na skok w kodzie, ale należy używać go ostrożnie, głównie przy obsłudze błędów. Znajomość tych konstrukcji jest podstawą czytelnego i efektywnego programowania w C.