C++ 入門筆記：控制結構完整指南 (if、switch、while、for)

程式執行流程控制

C++ 程式預設循序執行，控制結構提供分支、迴圈、跳轉能力，構建複雜邏輯。

1. while 迴圈 — 條件前測試

int sum = 0, val = 1;
while (val <= 10) { // 條件為真執行主體
    sum += val;     // 復合賦值 +=
    ++val;          // 前綴遞增
}

• 條件為非零即真，零為假。
• 主體可為單一陳述式或 { ... } 區塊。
• 適用於迴圈次數未知、先檢查後執行的場景。

2. for 迴圈 — 計數器管理的語法糖

int sum = 0;
for (int val = 1; val <= 10; ++val) { // 初始化; 條件; 迭代運算
    sum += val;
}
// val 於此處離開作用域 (標準 C++)，不可存取

• 三部份皆為可選：for(;;) 為無限迴圈。
• 初始化可宣告變數 (作用域限於 for 內)。
• 適用於已知迴圈次數、計數器驅動的場景。
• 編譯器易優化計數器至暫存器。

3. if 條件判斷 — 雙向分支

int v1, v2; std::cin >> v1 >> v2;
int lower, upper;
if (v1 <= v2) { lower = v1; upper = v2; }
else { lower = v2; upper = v1; }

• else 可省略 (單向分支)。
• 條件同 while：非零真、零假。
• 巢狀 if-else 配對規則： else 永遠匹配最近的未配對 if，與縮排無關。善用區塊 {} 明確結構。

4. 讀取未知數量輸入 — while 結合串流狀態

int sum = 0, value;
while (std::cin >> value) { // 串流轉 bool：有效則真
    sum += value;
}
std::cout << "Sum is: " << sum << std::endl;

• std::cin >> value 回傳串流參考，轉換為 bool 表示讀取成功。
• 遇到 EOF (Windows: Ctrl+Z, Unix: Ctrl+D) 或無效輸入 → 串流失效 → 迴圈結束。
• 此慣用語是 C++ 處理串流輸入的標準模式。

5. switch 多路分支 — 狀態機的好幫手

switch (a + 3) {
    case 2: case 3: // 多標簽共用代碼
        a++; break;
    case 1:
        a *= a; break;
    default:        // 以上皆非
        a--;
}

• 條件必須為整數型別 (含 enum、char)。
• case 標簽必須為編譯期常數。
• 貫穿特性： 無 break 會繼續執行下一 case (需註解說明)。
• 實作原理： 編譯器產生跳轉表 (位址陣列)，O(1) 跳轉，比連串 if-else 快。
  優化建議： case 值盡量連續/密集，避免巨大稀疏跳轉表 (編譯器可能退化為 if-else)。
• default 可省略 (無匹配直接跳出)。

6. do-while 迴圈 — 至少執行一次

do {
    // 迴圈主體
} while (condition); // 注意分號結尾

• 先執行主體，再檢查條件。
• 適用於選單驅動、至少一次輸入驗證等場景。

7. 迴圈控制：break 與 continue

for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    if (i % 3 == 0) continue; // 跳過本次迭代，直接執行 ++i
    if (i % 7 == 0) break;    // 立即跳出整個迴圈
    // 其他處理
}

• continue：結束本次迭代，跳至迭代運算 (for) 或條件檢查 (while/do-while)。
• break：立即跳出最內層迴圈或 switch。
• 巢狀迴圈中，break/continue 僅影響直接所屬的迴圈。

編譯錯誤三大類與除錯循環

除錯循環： 編譯 → 依序修正錯誤 (先修正前幾個，後續常為連帶) → 重新編譯 → 執行測試。

程式碼格式化原則

• C++ 格式自由，但一致性 是可讀性關鍵。
• 建議：函數/區塊大括號獨佔行、縮排對齊運算子、單行註解說明變數用途。
• 選定風格後全專案貫徹執行。

練習題精選

1. for (int i = -100; i <= 100; ++i) sum += i; → sum = 0 (正負抵銷)。
2. 用 for/while 分別實作 50~100 求和、10 遞減印 0、輸入兩數印區間所有數 (每行 10 個)。
3. 比較 for/while 優劣：for 適合計數器、while 適合條件驅動、do-while 適合至少一次。
4. 刻意寫含常見錯誤程式，熟悉編譯器訊息。