3 Biến và câu lệnh

“It takes all kinds to make a world, does it not, Padre?”
“So it does, my son, so it does.”

—Pirate Captain Thomas Bartholomew Red to the Padre, Pirates

Một chương trình C có thể chứa đủ thứ trên đời.

Ừ đấy.

Và vì nhiều lý do, sẽ dễ cho tất cả chúng ta nếu phân loại một vài thứ hay gặp trong chương trình, để ai nấy đều rõ chúng ta đang nói về cái gì.

3.1 Biến

Người ta hay nói “biến giữ giá trị”. Nhưng một cách nghĩ khác là: biến là một cái tên dễ đọc đối với con người, dùng để tham chiếu tới một mẩu dữ liệu nào đó trong bộ nhớ.

Chúng ta sẽ dừng lại một nhịp để he hé nhìn xuống cái hang thỏ mang tên pointer (con trỏ). Đừng lo lắng gì cả.

Bạn có thể hình dung bộ nhớ như một mảng khổng lồ gồm các byte³³. Dữ liệu được lưu trong “mảng” này³⁴. Nếu một số lớn hơn một byte, nó được lưu trong nhiều byte. Vì bộ nhớ giống như một mảng, mỗi byte có thể được tham chiếu qua chỉ số của nó. Chỉ số này vào bộ nhớ còn được gọi là address (địa chỉ), location (vị trí), hay pointer (con trỏ).

Khi bạn có một biến trong C, giá trị của biến đó nằm trong bộ nhớ ở đâu đó, tại một địa chỉ nào đó. Dĩ nhiên. Chứ nó còn ở chỗ nào được nữa? Nhưng nhắc tới một giá trị bằng địa chỉ số thì thật khổ sở, nên ta đặt cho nó cái tên, và cái tên đó chính là biến.

Lý do tôi nói hết đống này có hai:

1. Nó sẽ giúp bạn dễ hiểu biến con trỏ sau này, chúng là biến chứa địa chỉ của các biến khác!
2. Và nó cũng giúp bạn dễ hiểu con trỏ sau này.

Tóm lại, biến là một cái tên cho mẩu dữ liệu được lưu trong bộ nhớ ở một địa chỉ nào đó.

3.1.1 Tên biến

Bạn có thể dùng các ký tự trong khoảng 0-9, A-Z, a-z, và dấu gạch dưới cho tên biến, với các luật sau:

• Không được bắt đầu tên biến bằng chữ số 0-9.
• Không được bắt đầu tên biến bằng hai dấu gạch dưới.
• Không được bắt đầu tên biến bằng một dấu gạch dưới rồi tới chữ hoa A-Z.

Với Unicode thì cứ thử xem. Trong spec §D.2 có vài luật nói về dải codepoint Unicode nào được phép ở phần nào của định danh, nhưng viết hết ra thì dài quá, và có lẽ đời bạn cũng chẳng cần nghĩ tới.

3.1.2 Kiểu biến

Tuỳ vào ngôn ngữ bạn đã biết, có thể bạn đã quen với khái niệm type (kiểu), có thể chưa. Nhưng C hơi khó tính ở chỗ này, nên ta nên ôn lại một chút.

Vài kiểu ví dụ, thuộc loại cơ bản nhất:

C cố gắng tự động chuyển đổi giữa hầu hết các kiểu số khi bạn yêu cầu. Ngoài chuyện đó, mọi phép chuyển đổi đều phải làm bằng tay, đặc biệt là giữa chuỗi và số.

Gần như mọi kiểu trong C đều là biến thể của những kiểu trên.

Trước khi dùng một biến, bạn phải khai báo (declare) biến đó và cho C biết biến chứa kiểu gì. Một khi đã khai báo, kiểu của biến không thể đổi sau này lúc chạy chương trình. Đặt là gì thì nó là thế cho đến khi rơi ra khỏi scope (phạm vi) và bị vũ trụ hấp thụ lại.

Hãy lấy code “Hello, world” trước đó và thêm vài biến vào:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i;    // Holds signed integers, e.g. -3, -2, 0, 1, 10
    float f;  // Holds signed floating point numbers, e.g. -3.1416

    printf("Hello, World!\n");  // Ah, blessed familiarity
}

Đó! Ta đã khai báo vài biến. Chưa dùng đến, và cả hai đều chưa được khởi tạo. Một biến giữ số nguyên, biến kia giữ số dấu phẩy động (về cơ bản là số thực, nếu bạn có nền toán).

Biến chưa được khởi tạo có giá trị không xác định³⁷. Chúng phải được khởi tạo, nếu không bạn phải giả định chúng chứa một số nhảm nào đó.

Đây là một trong những chỗ C có thể “cắn” bạn. Theo kinh nghiệm của tôi, phần lớn trường hợp cái giá trị không xác định đó là số không… nhưng nó có thể khác nhau giữa các lần chạy! Đừng bao giờ giả định giá trị sẽ là 0, kể cả khi bạn thấy đúng là 0. Luôn luôn khởi tạo biến một cách rõ ràng trước khi dùng³⁸.

Khoan, bạn muốn lưu số vào mấy biến đó à? Điên rồ!

Thì cứ làm đi:

int main(void)
{
    int i;

    i = 2; // Assign the value 2 into the variable i

    printf("Hello, World!\n");
}

Đỉnh. Ta vừa lưu một giá trị. Giờ in nó ra nào.

Ta sẽ in bằng cách truyền hai đối số tuyệt vời cho hàm printf(). Đối số thứ nhất là một chuỗi mô tả cần in gì và in như thế nào (gọi là format string), và đối số thứ hai là giá trị cần in, cụ thể là thứ đang nằm trong biến i.

printf() quét chuỗi format tìm các chuỗi đặc biệt bắt đầu bằng dấu phần trăm (%) để biết phải in gì. Ví dụ, khi gặp %d, nó nhìn vào tham số kế tiếp và in ra dưới dạng số nguyên. Gặp %f thì in dưới dạng float. Gặp %s thì in chuỗi.

Nhờ vậy, ta có thể in ra giá trị của nhiều kiểu khác nhau như này:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i = 2;
    float f = 3.14;
    char *s = "Hello, world!";  // char * ("char pointer") is the string type

    printf("%s  i = %d and f = %f!\n", s, i, f);
}

Và output sẽ là:

Hello, world!  i = 2 and f = 3.14!

Kiểu này, printf() có thể giống với các loại chuỗi format hay chuỗi tham số hoá trong những ngôn ngữ khác mà bạn đã quen.

LƯU Ý: Trong các mục tiếp theo, tôi mặc định bạn đã khai báo các biến từ trước. Nếu ví dụ dùng số nguyên i và j, cứ giả định đâu đó phía trên ví dụ tôi đã có:

int i, j;

3.1.3 Kiểu Boolean

C có kiểu Boolean, true hay false?

1!

Về lịch sử, C không có kiểu Boolean, và vài người có thể tranh cãi là bây giờ vẫn chưa có.

Trong C, 0 nghĩa là “false”, và khác không nghĩa là “true”.

Nên 1 là true. -37 cũng true. Và 0 là false.

Bạn có thể khai báo Boolean như int:

int x = 1;

if (x) {
    printf("x is true!\n");
}

Trong C23, bạn có bool, true, và false thực sự. Trước đó, nếu bạn có phiên bản C đủ mới, có thể #include <stdbool.h> để có thứ tương tự.

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>  // not needed in C23

int main(void) {
    bool x = true;

    if (x) {
        printf("x is true!\n");
    }
}

Về lý thuyết bạn nên gán biến bool là true, false, hoặc kết quả của biểu thức trả ra true/false, nhưng thật ra bạn có thể ép đủ thứ thành bool. Có vài luật cụ thể, nhưng đại khái thứ nào giống-số-không thường thành false, còn thứ khác-không thì thành true.

Nhưng cẩn thận nếu bạn trộn lẫn, vì giá trị số của true là 1, gần như chắc chắn³⁹, và nếu bạn trông cậy vào một giá trị dương khác mang nghĩa true, bạn có thể bị lệch. Ví dụ:

printf("%d\n", true == 12);  // Prints "0", false!

3.2 Toán tử và biểu thức

Các toán tử trong C chắc đã quen thuộc với bạn từ ngôn ngữ khác. Ta lướt nhanh qua một số ở đây.

(Có cả đống chi tiết hơn thế này, nhưng trong mục này ta sẽ làm đủ để bắt đầu thôi.)

3.2.1 Số học

Hy vọng mấy cái này quen thuộc:

i = i + 3;  // Addition (+) and assignment (=) operators, add 3 to i
i = i - 8;  // Subtraction, subtract 8 from i
i = i * 9;  // Multiplication
i = i / 2;  // Division
i = i % 5;  // Modulo (division remainder)

Có các biến thể viết tắt cho tất cả mấy dòng trên. Mỗi dòng có thể viết ngắn gọn hơn như sau:

i += 3;  // Same as "i = i + 3", add 3 to i
i -= 8;  // Same as "i = i - 8"
i *= 9;  // Same as "i = i * 9"
i /= 2;  // Same as "i = i / 2"
i %= 5;  // Same as "i = i % 5"

Không có toán tử luỹ thừa. Bạn sẽ phải dùng một trong các biến thể của hàm pow() trong math.h.

Giờ thì nhảy vào mấy thứ lạ hơn mà có thể ngôn ngữ khác của bạn không có!

3.2.2 Toán tử ba ngôi

C cũng có toán tử ba ngôi (ternary operator). Đây là một biểu thức mà giá trị của nó phụ thuộc vào kết quả của một điều kiện được nhúng trong biểu thức.

// If x > 10, add 17 to y. Otherwise add 37 to y.

y += x > 10? 17: 37;

Rối thật! Đọc nhiều sẽ quen. Để giúp một chút, tôi viết lại biểu thức trên bằng câu lệnh if:

// This expression:

y += x > 10? 17: 37;

// is equivalent to this non-expression:

if (x > 10)
    y += 17;
else
    y += 37;

So sánh hai đoạn cho tới khi bạn nhận ra từng thành phần của toán tử ba ngôi.

Hoặc một ví dụ khác, in ra xem số trong x là chẵn hay lẻ:

printf("The number %d is %s.\n", x, x % 2 == 0? "even": "odd");

Format specifier %s trong printf() nghĩa là in một chuỗi. Nếu biểu thức x % 2 cho ra 0, giá trị của toàn bộ biểu thức ba ngôi là chuỗi "even". Ngược lại là chuỗi "odd". Khá ngầu!

Cần lưu ý rằng toán tử ba ngôi không phải flow control (điều khiển luồng) như câu lệnh if. Nó chỉ là một biểu thức cho ra một giá trị.

3.2.3 Tăng giảm tiền tố và hậu tố

Giờ nghịch tiếp một thứ mà có lẽ bạn chưa thấy.

Đây là cặp toán tử huyền thoại post-increment và post-decrement:

i++;        // Add one to i (post-increment)
i--;        // Subtract one from i (post-decrement)

Thường thì chúng được dùng như phiên bản ngắn của:

i += 1;        // Add one to i
i -= 1;        // Subtract one from i

nhưng tinh ý hơn thì chúng khác một chút, mấy anh bạn ranh mãnh này.

Xem luôn biến thể pre-increment và pre-decrement:

++i;        // Add one to i (pre-increment)
--i;        // Subtract one from i (pre-decrement)

Với pre-increment và pre-decrement, giá trị của biến được tăng hoặc giảm trước khi biểu thức được tính. Sau đó biểu thức được tính với giá trị mới.

Với post-increment và post-decrement, giá trị của biểu thức được tính trước bằng giá trị hiện tại, rồi sau đó giá trị mới được tăng hay giảm sau khi giá trị của biểu thức đã được xác định.

Bạn có thể nhúng chúng vào biểu thức như sau:

i = 10;
j = 5 + i++;  // Compute 5 + i, _then_ increment i

printf("%d, %d\n", i, j);  // Prints 11, 15

So sánh với toán tử pre-increment:

i = 10;
j = 5 + ++i;  // Increment i, _then_ compute 5 + i

printf("%d, %d\n", i, j);  // Prints 11, 16

Kỹ thuật này được dùng rất thường xuyên khi truy cập và thao tác mảng và con trỏ. Nó cho bạn cách dùng giá trị trong một biến, đồng thời tăng hoặc giảm giá trị đó trước hoặc sau khi dùng.

Nhưng chỗ bạn hay thấy nhất là trong vòng lặp for:

for (i = 0; i < 10; i++)
    printf("i is %d\n", i);

Để sau nói tiếp.

3.2.4 Toán tử dấu phẩy

Đây là một cách ít dùng để ngăn các biểu thức sẽ được chạy từ trái sang phải:

x = 10, y = 20;  // First assign 10 to x, then 20 to y

Nghe hơi vô nghĩa, vì bạn có thể thay dấu phẩy bằng dấu chấm phẩy đúng không?

x = 10; y = 20;  // First assign 10 to x, then 20 to y

Nhưng hai cái hơi khác nhau đấy. Cái sau là hai biểu thức riêng biệt, còn cái trước là một biểu thức duy nhất!

Với toán tử dấu phẩy, giá trị của biểu thức dấu phẩy là giá trị của biểu thức ngoài cùng bên phải:

x = (1, 2, 3);

printf("x is %d\n", x);  // Prints 3, because 3 is rightmost in the comma list

Nhưng ngay cả thế cũng khá gượng gạo. Một chỗ phổ biến hay dùng toán tử dấu phẩy là trong vòng lặp for để làm nhiều việc trong từng phần của câu lệnh:

for (i = 0, j = 10; i < 100; i++, j++)
    printf("%d, %d\n", i, j);

Ta sẽ quay lại phần này sau.

3.2.5 Toán tử điều kiện

Với giá trị Boolean, ta có cả loạt toán tử chuẩn:

a == b;  // True if a is equivalent to b
a != b;  // True if a is not equivalent to b
a < b;   // True if a is less than b
a > b;   // True if a is greater than b
a <= b;  // True if a is less than or equal to b
a >= b;  // True if a is greater than or equal to b

Đừng lẫn phép gán (=) với phép so sánh (==)! Hai dấu bằng là so sánh, một dấu bằng là gán.

Ta có thể dùng biểu thức so sánh với câu lệnh if:

if (a <= 10)
    printf("Success!\n");

3.2.6 Toán tử Boolean

Ta có thể nối hoặc biến đổi các biểu thức điều kiện bằng toán tử Boolean cho and, or, và not.

Ví dụ Boolean “and”:

// Do something if x less than 10 and y greater than 20:

if (x < 10 && y > 20)
    printf("Doing something!\n");

Ví dụ Boolean “not”:

if (!(x < 12))
    printf("x is not less than 12\n");

! có độ ưu tiên cao hơn các toán tử Boolean khác, nên trong trường hợp này ta phải dùng dấu ngoặc.

Dĩ nhiên, thế thì cũng chỉ tương đương:

if (x >= 12)
    printf("x is not less than 12\n");

nhưng tôi cần ví dụ mà!

3.2.7 Toán tử sizeof

Toán tử này cho bạn biết kích thước (tính bằng byte) mà một biến hoặc một kiểu dữ liệu cụ thể chiếm trong bộ nhớ.

Chính xác hơn, nó cho biết kích thước (tính bằng byte) mà kiểu của một biểu thức cụ thể (có thể chỉ là một biến đơn) chiếm trong bộ nhớ.

Con số này có thể khác nhau trên các hệ thống khác nhau, trừ char và các biến thể của nó (luôn là 1 byte).

Và có thể hiện tại trông nó chưa hữu ích lắm, nhưng ta sẽ nhắc tới đây đó, nên đáng nói qua.

Vì nó tính số byte cần để lưu một kiểu, bạn có thể nghĩ nó sẽ trả về một int. Hoặc… vì kích thước không thể âm, có lẽ trả về unsigned?

Hoá ra C có một kiểu đặc biệt cho giá trị trả về từ sizeof. Đó là size_t, đọc là “size tee”⁴⁰. Tất cả những gì ta biết là nó là kiểu số nguyên unsigned có thể chứa kích thước tính bằng byte của bất cứ thứ gì bạn đưa vào sizeof.

size_t xuất hiện ở rất nhiều nơi khi ta truyền hoặc trả về đếm số lượng. Cứ coi nó như một giá trị đại diện cho một phép đếm.

Bạn có thể lấy sizeof của một biến hoặc biểu thức:

int a = 999;

// %zu is the format specifier for type size_t
// If your compiler balks at the "z" part, leave it off

printf("%zu\n", sizeof a);      // Prints 4 on my system
printf("%zu\n", sizeof(2 + 7)); // Prints 4 on my system
printf("%zu\n", sizeof 3.14);   // Prints 8 on my system

// If you need to print out negative size_t values, use %zd

Nhớ nhé: đó là kích thước tính bằng byte của kiểu của biểu thức, chứ không phải kích thước của chính biểu thức. Đó là lý do kích thước của 2+7 bằng với kích thước của a, cả hai đều kiểu int. Ta sẽ gặp lại con số 4 ở khối code kế tiếp…

…Ở đó bạn sẽ thấy có thể lấy sizeof của một kiểu (lưu ý cần dấu ngoặc quanh tên kiểu, khác với biểu thức):

printf("%zu\n", sizeof(int));   // Prints 4 on my system
printf("%zu\n", sizeof(char));  // Prints 1 on all systems

Một điều quan trọng cần nhớ: sizeof là phép toán thời điểm biên dịch (compile-time)⁴¹. Kết quả của biểu thức được xác định toàn bộ lúc biên dịch, chứ không phải lúc chạy.

Ta sẽ tận dụng điều này sau.

3.3 Điều khiển luồng

Boolean thì tốt, nhưng chẳng đi tới đâu nếu ta không điều khiển được luồng chương trình. Hãy nhìn qua một số cấu trúc: if, for, while, và do-while.

Trước hết, một ghi chú chung hướng về phía trước, về câu lệnh và khối câu lệnh, gửi tới bạn bởi lập trình viên C thân thiện ở khu phố của bạn:

Sau một thứ như if hay while, bạn có thể đặt một câu lệnh duy nhất để thực thi, hoặc một khối các câu lệnh thực thi lần lượt theo thứ tự.

Bắt đầu với một câu lệnh đơn:

if (x == 10) printf("x is 10\n");

Cái này cũng đôi khi được viết trên một dòng riêng. (Whitespace trong C phần lớn không có ý nghĩa, không như Python.)

if (x == 10)
    printf("x is 10\n");

Nhưng nếu bạn muốn nhiều thứ xảy ra do điều kiện thì sao? Bạn có thể dùng dấu ngoặc nhọn ngoằn ngoèo để đánh dấu một block hay compound statement (khối hay câu lệnh ghép).

if (x == 10) {
    printf("x is 10\n");
    printf("And also this happens when x is 10\n");
}

Có một phong cách khá phổ biến là luôn luôn dùng ngoặc nhọn ngay cả khi không cần thiết:

if (x == 10) {
    printf("x is 10\n");
}

Một số dev thấy code dễ đọc hơn và tránh được lỗi kiểu như ví dụ sau, nhìn qua thì có vẻ cả hai dòng đều nằm trong khối if, nhưng thực ra không phải:

// BAD ERROR EXAMPLE

if (x == 10)
    printf("This happens if x is 10\n");
    printf("This happens ALWAYS\n");  // Surprise!! Unconditional!

while và for và các cấu trúc lặp khác hoạt động giống như các ví dụ trên. Nếu bạn muốn làm nhiều việc trong vòng lặp hoặc sau if, cứ bọc chúng trong ngoặc nhọn.

Nói cách khác, if sẽ chạy đúng một thứ ngay sau nó. Và “một thứ” đó có thể là một câu lệnh đơn hoặc một khối các câu lệnh.

3.3.1 Câu lệnh if-else

Ta đã dùng if trong nhiều ví dụ rồi, vì có lẽ bạn đã thấy nó trong ngôn ngữ nào đó, nhưng đây là thêm một ví dụ nữa:

int i = 10;

if (i > 10) {
    printf("Yes, i is greater than 10.\n");
    printf("And this will also print if i is greater than 10.\n");
}

if (i <= 10) printf("i is less than or equal to 10.\n");

Trong code ví dụ, thông báo sẽ được in nếu i lớn hơn 10, còn không thì chạy tiếp xuống dòng kế. Để ý các dấu ngoặc nhọn sau câu lệnh if. Nếu điều kiện đúng, hoặc là câu lệnh/biểu thức đầu tiên ngay sau if sẽ chạy, hoặc là khối code trong dấu ngoặc nhọn sau if sẽ chạy. Hành vi khối code (code block) này đúng với mọi câu lệnh.

Dĩ nhiên, vì C cũng vui theo kiểu này, bạn có thể làm gì đó khi điều kiện sai bằng mệnh đề else:

int i = 99;

if (i == 10)
    printf("i is 10!\n");
else {
    printf("i is decidedly not 10.\n");
    printf("Which irritates me a little, frankly.\n");
}

Và bạn thậm chí có thể xâu chuỗi để kiểm tra nhiều điều kiện khác nhau, như này:

int i = 99;

if (i == 10)
    printf("i is 10!\n");

else if (i == 20)
    printf("i is 20!\n");

else if (i == 99) {
    printf("i is 99! My favorite\n");
    printf("I can't tell you how happy I am.\n");
    printf("Really.\n");
}
    
else
    printf("i is some crazy number I've never heard of.\n");

Dù nếu đi hướng đó, nhớ xem câu lệnh switch để có giải pháp có khả năng tốt hơn. Cái gượng là switch chỉ làm việc với so sánh bằng với hằng số. Cascade if-else ở trên có thể so sánh bất đẳng, khoảng, biến, hay bất cứ thứ gì bạn dựng được trong biểu thức điều kiện.

3.3.2 Câu lệnh while

while là cấu trúc lặp bình dân. Làm một việc trong khi biểu thức điều kiện còn đúng.

Làm một cái nào!

// Print the following output:
//
//   i is now 0!
//   i is now 1!
//   [ more of the same between 2 and 7 ]
//   i is now 8!
//   i is now 9!

int i = 0;

while (i < 10) {
    printf("i is now %d!\n", i);
    i++;
}

printf("All done!\n");

Thế là bạn có một vòng lặp cơ bản. C cũng có for có lẽ sẽ gọn hơn cho ví dụ đó.

Một kiểu không hiếm gặp khi dùng while là lặp vô hạn, lặp khi điều kiện luôn đúng:

while (1) {
    printf("1 is always true, so this repeats forever.\n");
}

3.3.3 Câu lệnh do-while

Giờ đã thuần được while, hãy ngó qua ông anh họ gần của nó, do-while.

Về cơ bản hai thằng giống nhau, chỉ khác là nếu điều kiện sai ngay lần đầu, do-while vẫn chạy một lần, còn while không chạy lần nào. Nói cách khác, phép kiểm tra xem có thực thi khối hay không xảy ra ở cuối khối với do-while. Còn với while là ở đầu khối.

Xem ví dụ:

// Using a while statement:

i = 10;

// this is not executed because i is not less than 10:
while(i < 10) {
    printf("while: i is %d\n", i);
    i++;
}

// Using a do-while statement:

i = 10;

// this is executed once, because the loop condition is not checked until
// after the body of the loop runs:

do {
    printf("do-while: i is %d\n", i);
    i++;
} while (i < 10);

printf("All done!\n");

Để ý rằng trong cả hai trường hợp, điều kiện lặp là sai ngay từ đầu. Thế nên với while, vòng lặp thất bại và khối code sau đó không bao giờ chạy. Còn với do-while, điều kiện được kiểm tra sau khi khối code chạy, nên nó luôn chạy ít nhất một lần. Ở đây, nó in thông báo, tăng i, rồi kiểm tra thấy điều kiện sai, và chạy tiếp tới dòng “All done!”.

Bài học rút ra là: nếu bạn muốn vòng lặp chạy ít nhất một lần, bất kể điều kiện lặp thế nào, hãy dùng do-while.

Tất cả ví dụ trên có lẽ đã tốt hơn nếu dùng for. Làm một cái đỡ tiền định hơn: lặp cho đến khi một số ngẫu nhiên nhất định xuất hiện!

#include <stdio.h>   // For printf
#include <stdlib.h>  // For rand

int main(void)
{
    int r;

    do {
        r = rand() % 100; // Get a random number between 0 and 99
        printf("%d\n", r);
    } while (r != 37);    // Repeat until 37 comes up
}

Ghi chú bên lề: bạn có chạy cái đó nhiều lần không? Nếu có, bạn có để ý chính dãy số đó lại xuất hiện. Lại. Và lại? Đó là vì rand() là một bộ sinh số giả ngẫu nhiên, nó cần được seed (gieo mầm) bằng một số khác nhau để sinh dãy khác nhau. Xem hàm srand()⁴² để biết chi tiết.

3.3.4 Câu lệnh for

Chào mừng đến với một trong những vòng lặp phổ biến nhất thế giới! Vòng lặp for!

Đây là vòng lặp tuyệt vời nếu bạn biết trước số lần cần lặp.

Bạn có thể làm việc tương tự chỉ với while, nhưng for giúp code sạch hơn.

Đây là hai đoạn code tương đương, để ý for chỉ là cách biểu diễn gọn hơn:

// Print numbers between 0 and 9, inclusive...

// Using a while statement:

i = 0;
while (i < 10) {
    printf("i is %d\n", i);
    i++;
}

// Do the exact same thing with a for-loop:

for (i = 0; i < 10; i++) {
    printf("i is %d\n", i);
}

Đúng vậy, thưa các bạn, hai đoạn làm chính xác cùng một việc. Nhưng bạn có thể thấy for gọn hơn và dễ nhìn hơn. (Dân JavaScript lúc này sẽ thấy rõ nguồn gốc C của nó.)

Nó được chia thành ba phần, ngăn bởi dấu chấm phẩy. Phần đầu là khởi tạo, phần hai là điều kiện lặp, và phần ba là thứ xảy ra ở cuối khối nếu điều kiện lặp còn đúng. Cả ba phần đều tuỳ chọn.

for (initialize things; loop if this is true; do this after each loop)

Lưu ý rằng vòng lặp sẽ không chạy dù chỉ một lần nếu điều kiện lặp sai ngay từ đầu.

for-loop fun fact!

Bạn có thể dùng toán tử dấu phẩy để làm nhiều việc trong từng vế của for!

for (i = 0, j = 999; i < 10; i++, j--) {
    printf("%d, %d\n", i, j);
}

Một for rỗng sẽ chạy mãi mãi:

for(;;) {  // "forever"
    printf("I will print this again and again and again\n" );
    printf("for all eternity until the heat-death of the universe.\n");

    printf("Or until you hit CTRL-C.\n");
}

3.3.5 Câu lệnh switch

Tuỳ ngôn ngữ bạn đang dùng, có thể bạn quen hoặc chưa quen với switch, hoặc phiên bản C của nó có thể chặt chẽ hơn bạn tưởng. Đây là câu lệnh cho phép bạn thực hiện nhiều hành động khác nhau tuỳ thuộc vào giá trị của một biểu thức số nguyên.

Cơ bản là nó tính biểu thức ra một giá trị số nguyên, rồi nhảy đến case tương ứng với giá trị đó. Thực thi tiếp tục từ điểm ấy. Nếu gặp câu lệnh break, thực thi nhảy ra khỏi switch.

Đây là ví dụ, với một số dê cho trước, ta in ra cảm nhận về số dê đó.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int goat_count = 2;

    switch (goat_count) {
        case 0:
            printf("You have no goats.\n");
            break;

        case 1:
            printf("You have a singular goat.\n");
            break;

        case 2:
            printf("You have a brace of goats.\n");
            break;

        default:
            printf("You have a bona fide plethora of goats!\n");
            break;
    }
}

Trong ví dụ đó, switch nhảy tới case 2 và chạy từ đó. Khi (nếu) gặp break, nó nhảy ra khỏi switch.

Bạn cũng có thể thấy nhãn default ở dưới cùng. Cái này chạy khi không case nào khớp.

Mọi case, kể cả default, đều tuỳ chọn. Và chúng có thể xuất hiện theo bất kỳ thứ tự nào, nhưng thông thường default, nếu có, được đặt cuối cùng.

Cho nên toàn bộ hoạt động như một cascade if-else:

if (goat_count == 0)
    printf("You have no goats.\n");
else if (goat_count == 1)
    printf("You have a singular goat.\n");
else if (goat_count == 2)
    printf("You have a brace of goats.\n");
else
    printf("You have a bona fide plethora of goats!\n");

Với vài điểm khác biệt chủ chốt:

• switch thường nhảy tới đoạn code đúng nhanh hơn (dù spec không bảo đảm điều đó).
• if-else có thể làm các so sánh quan hệ như < và >=, cộng số dấu phẩy động và các kiểu khác, còn switch thì không.

Còn một thứ khá thú vị về switch đôi khi bạn sẽ thấy: fall through (rơi xuyên qua).

Nhớ break làm ta nhảy ra khỏi switch chứ?

Thế, chuyện gì xảy ra nếu ta không break?

Hoá ra ta cứ tiếp tục chạy xuống case kế tiếp! Demo!

switch (x) {
    case 1:
        printf("1\n");
        // Fall through!
    case 2:
        printf("2\n");
        break;
    case 3:
        printf("3\n");
        break;
}

Nếu x == 1, switch này trước hết trúng case 1, nó in 1, nhưng rồi cứ chạy tiếp xuống dòng code kế… in ra 2!

Rồi, cuối cùng, ta gặp break nên nhảy ra khỏi switch.

nếu x == 2, thì ta chỉ trúng case 2, in 2, và break như thường.

Không có break được gọi là fall through.

ProTip: LUÔN LUÔN đặt comment trong code chỗ bạn chủ ý fall through, như tôi đã làm phía trên. Nó sẽ cứu lập trình viên khác khỏi thắc mắc bạn có cố ý làm thế không.

Thực tế, đây là một trong những chỗ phổ biến phát sinh bug trong chương trình C: quên đặt break trong case. Bạn phải đặt nó nếu không muốn rơi tiếp xuống case kế⁴³.

Ở trên tôi đã nói switch làm việc với kiểu số nguyên, cứ giữ như thế. Đừng dùng số dấu phẩy động hay kiểu chuỗi trong đó. Một kẽ hở ở đây là bạn có thể dùng kiểu ký tự vì ký tự bí mật là số nguyên. Nên đoạn này hoàn toàn chấp nhận được:

char c = 'b';

switch (c) {
    case 'a':
        printf("It's 'a'!\n");
        break;

    case 'b':
        printf("It's 'b'!\n");
        break;

    case 'c':
        printf("It's 'c'!\n");
        break;
}

Cuối cùng, bạn có thể dùng enum trong switch vì chúng cũng là kiểu số nguyên. Nhưng để sau, ở chương enum.