【新书推荐】7.2 while语句

本节必须掌握的知识点：

    掌握if语句语法

        熟练使用if语句

7.2.1 示例二十三

■while语句其语法形式：

while(表达式)

{

语句块；

}

●语法解析：

第一步：执行表达式，如果表达式为真，则执行第二步；

第二步：执行语句块；

第三步：跳转到第一步，重复第一步的动作，判断表达式是否为真，为真则执行第二步，为假则结束while循环。

示例代码二十三

●第一步：分析需求，设计程序结构框架。

分析需求：构建一个while循环语句，当n>5时，重复执行while语句内的重复块。

设计程序结构框架：循环结构while语句。

       ●第二步：数据定义，定义恰当的数据结构；

       int n;//定义一个int类型的整型局部变量，并初始化为5。

       ●第三步：分析算法。

       利用while语句，当n>5时，重复执行while语句内的重复块。先判断后执行。

       ●第四步：编写伪代码，即用我们自己的语言来编写程序。

       int main(void) {

    定义一个int类型整型循环变量n=5;

    while(n>5)当n>5时执行大括号内的循环语句块{

        调用printf函数打印一个提示信息："n > 5\n"

        n++;                                  

}

调用printf函数打印一个提示信息："n <= 5\n"

system("pause");

    return 0;                                                                                                    

}

●第五步：画流程图，使用Visio、Excel或者其他绘图工具绘制算法流程和逻辑关系图；            如图7-2所示。

图7-2 示例二十三while循环语句

●第六步：编写源程序，其实就是将我们的伪代码翻译成计算机语言；

/*

   while语句

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

    int n = 5;//循环变量

    while (n > 5)

    {

        printf("n > 5\n");

n++;

    }

    printf("n <= 5\n");

    system("pause");

    return 0;                      

}    

●输出结果：

n <= 5

●第七步：调试程序，修复程序中可能出现的BUG；

参见反汇编代码。

●第八步：优化代码，尝试更好的设计方案，效率更高的算法，逻辑更为清晰简洁明了。

示例二十三并没有真正的执行while循环语句块，这样就失去了while语句的意义。我们

将在示例四十四中实现真正的while循环。

7.2.2 代码分析

首先定义一个int型循环变量n，并赋初始值为5，每循环一次，n的值加1。

然后判断while语句的条件表达式是否为真。表达式为n>5，而我们定义的n的值等于5，而不是不大于5，所以表达式为假，不执行while语句里面的重复语句块；

跳过while循环语句块，直接执行代码printf(“n<=5”);

7.2.3 汇编解析

■汇编代码

;C标准库头文件和导入库

include vcIO.inc

.data

n sdword  5

.const    

szMsg1 db "n > 5",0dh,0ah,0

szMsg2 db "n <= 5",0dh,0ah,0

.code     

start:

NEXT:    

       ;(n > 5)

       .if n > 5

              invoke printf,offset szMsg1        

              inc sdword ptr n;

              jmp NEXT            

       .endif            

       ;

       invoke printf,offset szMsg2

       ;     

       invoke _getch

       ret                       

end start

       ●输出结果：

n <= 5

上述汇编代码中，当n>5条件成立时，会执行.if和.endif之间的语句块；如果条件为假，则直接跳过重复语句块，直接输出下面的szMsg2。我们会发现，C语言的while语句尽然可以使用.if条件语句+jmp指令实现。其实这很正常，不论是if语句、do while语句还是while语句对应的汇编指令都是JCC条件判断指令。接下来我们做一个实验。

实验四十三：.while高级汇编语句

用.while高级汇编语句实现C语言中的while语句：

;C标准库头文件和导入库

include vcIO.inc

.data

n sdword  5

.const    

szMsg1 db "n > 5",0dh,0ah,0

szMsg2 db "n <= 5",0dh,0ah,0

.code     

start:

NEXT:    

       ;(n > 5)

       .while n > 5

              invoke printf,offset szMsg1        

              inc sdword ptr n;

              ;jmp NEXT    ;去掉     

       .endw           

       ;

       invoke printf,offset szMsg2

       ;     

       invoke _getch

       ret                       

end start

区别于7-2-1.asm中使用.if/.endif语句实现while循环，上述汇编代码使用了高级汇编伪指令.while/.endw实现while循环。除了伪指令变化之外，一个最重要的区别就是重复块语句中去掉了jmp NEXT语句，很显然这是编译器隐含的实现代码。为了证明“不论是if语句、do while语句还是while语句对应的汇编指令都是JCC条件判断指令”这句话的正确性，我们来分析一下反汇编代码的实现。

■反汇编代码

           int n = 5;

01211838  mov         dword ptr [n],5 

        while (n > 5)

0121183F  cmp         dword ptr [n],5  ;先比较n和5的大小

01211843  jle         main+4Dh (0121185Dh)  ;如果b<=5，则跳转到地址0121185Dh处

    {

        printf("n > 5\n");否则执行下面的重复语句块

01211845  push        offset string "n > 5\n" (01217BE0h) 

0121184A  call        _printf (0121104Bh) 

0121184F  add         esp,4 

        n++;

01211852  mov         eax,dword ptr [n] 

01211855  add         eax,1 

01211858  mov         dword ptr [n],eax 

    }

0121185B  jmp         main+2Fh (0121183Fh)  ;无条件跳转到0121183Fh处

    printf("n <= 5\n");

0121185D  push        offset string "n <= 5\n" (01217B34h) 

01211862  call        _printf (0121104Bh) 

01211867  add         esp,4 

    system("pause");

0121186A  mov         esi,esp 

0121186C  push        offset string "pause" (01217B3Ch) 

01211871  call        dword ptr [__imp__system (0121B168h)] 

01211877  add         esp,4 

       上述反汇编代码先判断n和5的大小，如果b<=5，则跳转到地址0121185Dh处，跳过重复语句块，直接执行第二个printf语句。

       在重复语句块内，通过无条件跳转指令jmp跳转到while语句的起始位置，再次比较n和5的大小。

实验四十四：实现while语句循环

在VS中新建项目7-2-2.c：

/*

   while语句

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

    int n = 6;

    while (n > 5)

    {

        printf("n > 5\n");

        n++;

    }

    printf("n <= 5\n");

    system("pause");

    return 0;

}

●输出结果：

n > 5

n > 5

n > 5

n > 5

n > 5

n > 5

…

陷入死循环。

●代码分析：

1．定义int型变量n，并赋初始值为6。

2．while语句是先判断表达式是否为真，表达式为n>5，而我们定义的n的值是6，所以6>5，所以表达式为真，执行while语句里面的语句块。

  3．执行代码printf(“n>5”);n++;

  4、进入下轮循环，判断while语句的表达式n>5，而n的值加1后为7，7>6，表达式为真，执行while语句里面的语句块；

  5、执行代码printf(“n>5”);

……

一直反复执行，步骤2、3、形成一个死循环，直到内存溢出。

●反汇编：

    int n = 6;

00331838  mov         dword ptr [n],6 

    while (n > 5)

0033183F  cmp         dword ptr [n],5 

00331843  jle         main+4Dh (033185Dh)  ;n始终大于5

    {

        printf("n > 5\n");

00331845  push        offset string "n > 5\n" (0337B30h) 

0033184A  call        _printf (033104Bh) 

0033184F  add         esp,4 

        n++;

00331852  mov         eax,dword ptr [n] 

00331855  add         eax,1 

00331858  mov         dword ptr [n],eax 

    }

0033185B  jmp         main+2Fh (033183Fh)  ;无限循环

    printf("n <= 5\n");

0033185D  push        offset string "n <= 5\n" (0337B38h) 

00331862  call        _printf (033104Bh) 

00331867  add         esp,4 

通过上面的代码分析，示例代码将无限循环下去，那么问题来了，我们该如何让其代码摆脱死循环呢？当然解决办法有很多种，给循环语句加上退出条件即可。接下来我们继续做一个实验。

实验四十五：实现while语句循环退出

在VS中新建项目7-2-3.c：

/*

   while语句退出循环

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

    int n = 6;

    while (n > 5)

    {

        printf("n > 5\n");

        n--;

    }

    printf("n <= 5\n");

    system("pause");

    return 0;

}

●输出结果：

n > 5

n <= 5

实验四十五的代码中，当第一次循环时，n的值为6，大于5，条件成立，执行循环语句，输出“n>5”；

“n--;”执行后，n=5，再次跳转到while语句的起始位置，此时“n>5”条件为假，while循环结束，输出“n<=5”。

 

结论

       1．while语句是先判断再执行，如果条件为真，执行循环语句块；如果条件为假，则退出循环，执行循环语句块之后的语句。

       2．使用while语句时，需要特别注意，防止陷入死循环。循环条件的设置应该趋近于结束循环。

       3．while语句和do while语句、if语句从本质上都是一致的，还原成汇编语句都是由条件CMP/JCC指令和无条件JMP指令的实现。

练习

  1. 请读者书写程序7-2-3.c伪代码，并绘制流程图。
  2. 请读者将7-2-3.c翻译成汇编语言实现。
  3. 请读者分析7-2-3.c的反汇编代码。

实验四十六： while语句循环变量递增1

在VS中新建项目7-2-4.c：

/*

   while语句循环变量递增1

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

    int i = 0;

    while (i <= 20)

    {

        printf("i = %d\t",i);

        i++;//循环变量递增1

    }

    printf("\n");

    system("pause");

    return 0;

}

●输出结果：

i = 0   i = 1   i = 2   i = 3   i = 4   i = 5   i = 6   i = 7   i = 8   i = 9   i = 10  i = 11  i = 12  i = 13  i = 14  i = 15  i = 16  i = 17  i = 18  i = 19  i = 20

请读者自行分析上述代码的反汇编代码。

实验四十七： while语句循环变量递减2

在VS中新建项目7-2-5.c：

/*

   while语句循环变量递减2

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

    int i = 20;

    while (i >= 0)

    {

        printf("i = %d\t", i);

        i -= 2;//复合运算符，循环变量递减2

    }

    printf("\n");

    system("pause");

    return 0;

}

●输出结果：

i = 20  i = 18  i = 16  i = 14  i = 12  i = 10  i = 8   i = 6   i = 4   i = 2   i = 0

上面代码请读者朋友动手分析，且能自己写出来大概的汇编代码，如果分析对了且汇编代码也写对了，那么while语句对你来说就是小菜一碟了。其实在实际的工作中，都是在这些基础语法上增加点代码块，俗话说：不积跬步无以至千里，所以一定要打好基础。

练习

       1、从输入的整数开始倒数到0。

2、从输入的整数开始倒数到1。

3、递增显示从0到输入的正整数为止的各个整数。

4、编写一段程序，按照升序显示出小于输入值的所以正偶数。

5、编写一段程序，按照升序显示出小于输入值的整数的所有2的乘方。

6、输入一个整数，连续显示出该整数个*。

7、输入规定数量个整数并显示出它们的合计值和平均值。

8、请输入一个正整数：1963，该整数逆向显示的结果是3691。

9、编写一个程序，读取一个正整数，显示其位数。

本文摘自编程达人系列教材《汇编的角度——C语言》。资料下载：www.bcdaren.com

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