دستورات در زبان C

مفهوم دستور (Statement) در C

در زبان C، یک دستور یا Statement کوچک‌ترین واحد مستقلی است که به کامپیوتر فرمان می‌دهد تا کاری مشخص را انجام دهد. بدنه هر تابع در C از مجموعه‌ای از دستورات تشکیل شده است که به‌صورت ترتیبی (از بالا به پایین) اجرا می‌شوند، مگر آنکه دستورات کنترلی مسیر اجرا را تغییر دهند .

یک نکته کلیدی برای درک ساختار C این است که دستورات (Statements) با عبارات (Expressions) تفاوت دارند :

• عبارت یک محاسبه را مشخص می‌کند و یک مقدار تولید می‌کند. مثلاً 3 + 4 یک عبارت است که مقدار 7 را برمی‌گرداند.

• دستور یک عمل را انجام می‌دهد و معمولاً وضعیت حافظه را تغییر می‌دهد یا خروجی تولید می‌کند، هرچند ممکن است خودش مقدار مشخصی را برنگرداند .

با این حال، مرز بین عبارت و دستور در C گاهی مبهم است. C به عباراتی اجازه می‌دهد که عوارض جانبی (Side Effects) داشته باشند؛ یعنی علاوه بر محاسبه یک مقدار، وضعیت برنامه را نیز تغییر دهند. همچنین C دارای عبارات شرطی (مثل عملگر سه‌گانه ?:) است که در برخی زبان‌های دیگر فقط به‌صورت دستور وجود دارند .

زبان C دستورات را به پنج دسته اصلی طبقه‌بندی می‌کند :

1. دستورات مرکب (Compound Statements)

2. دستورات عبارتی (Expression Statements)

3. دستورات انتخابی (Selection Statements)

4. دستورات تکرار (Iteration Statements)

5. دستورات پرش (Jump Statements)

۱. دستورات عبارتی (Expression Statements)

ساده‌ترین نوع دستور، یک عبارت است که با سمی‌کالن (;) خاتمه یابد. پرکاربردترین دستورات در برنامه‌های C از این نوع هستند، مانند انتساب مقدار یا فراخوانی تابع .

#include <stdio.h>

int main() {
    int x, y;       // این یک دستور نیست؛ یک اعلان (Declaration) است.

    x = 5;          // یک دستور عبارتی: عبارت انتساب
    y = x + 10;     // یک دستور عبارتی: عبارت انتساب
    printf("y = %d\n", y); // یک دستور عبارتی: فراخوانی تابع
    ++x;            // یک دستور عبارتی: عملگر افزایش

    return 0;       // دستور پرش (Jump Statement)
}

در مثال بالا، x = 5;، printf(...); و ++x; همگی دستورات عبارتی هستند. اجرای آن‌ها باعث ارزیابی عبارت و اعمال عوارض جانبی آن (مانند تغییر مقدار متغیر یا چاپ روی صفحه) می‌شود .

دستور خالی (Null Statement)

یک دستور خالی، فقط یک سمی‌کالن تنها است (;) و هیچ کاری انجام نمی‌دهد. کاربرد اصلی آن در جاهایی است که دستور مورد نیاز است، اما ما نمی‌خواهیم کاری انجام شود . یک مورد استفاده‌ی رایج، در حلقه‌های for یا while است که بدنهٔ خالی دارند:

char *s = "Hello";
while (*s++ != '\0')
    ;  // دستور خالی: حلقه صرفاً تا رسیدن به انتهای رشته پیش می‌رود

نکته حرفه‌ای: استفاده از دستور خالی در کنار if می‌تواند منجر به اشتباه شود. به‌عنوان مثال، if (x < 10); یک دستور خالی را به شرط x<10 متصل می‌کند و عملاً شرط هیچ اثری ندارد که معمولاً یک خطای برنامه‌نویسی است .

۲. دستورات مرکب (Compound Statements)

یک دستور مرکب یا بلوک (Block)، گروهی از صفر یا چند دستور (و اعلان‌ها تا پیش از C23) است که درون آکولاد ({ }) قرار گرفته‌اند . از دیدگاه نحو (Syntax) زبان، یک بلوک معادل یک دستور واحد محسوب می‌شود و می‌توان آن را در هر جایی که زبان انتظار یک دستور دارد، استفاده کرد .

if (x > 0) {
    // شروع بلوک
    int result = x * 2;
    printf("Result is %d\n", result);
    // پایان بلوک
} // بلوک به‌عنوان یک دستور برای if عمل می‌کند

هر بلوک، حوزهٔ دید (Scope) جدیدی را معرفی می‌کند. متغیرهایی که داخل یک بلوک تعریف می‌شوند، تنها در همان بلوک و بلوک‌های تو در توی آن قابل دسترس هستند .

نکته امنیتی و حرفه‌ای: استفاده از آکولاد برای بدنهٔ دستورات شرطی و حلقه‌ها، حتی اگر بدنه فقط یک دستور باشد، یک روش بسیار توصیه‌شده است. این کار از بروز خطاهای ناشی از اضافه شدن دستورات جدید به بدنه در آینده جلوگیری می‌کند و خوانایی کد را افزایش می‌دهد .

۳. دستورات انتخابی (Selection Statements)

این دستورات به برنامه اجازه می‌دهند تا بر اساس مقدار یک عبارت، یکی از چندین مسیر اجرایی را انتخاب کند .

دستور if

دستور if در دو شکل اصلی به کار می‌رود :

• بدون else: اگر شرط برقرار بود (مقدار شرط غیرصفر بود)، دستور (یا بلوک) اجرا می‌شود.

   

  if (score >= 60) {
      printf("Passed!\n");
  }

  کپی

• با else: اگر شرط برقرار بود، دستور اول؛ در غیر این‌صورت، دستور دوم اجرا می‌شود.

   

  if (score >= 60) {
      printf("Passed!\n");
  } else {
      printf("Failed.\n");
  }

  کپی

نکته بسیار مهم: شرط در C، هر مقدار عددی است. صفر به معنی نادرست (False) و هر مقدار غیرصفر به معنی درست (True) است .

زنجیره‌ی if-else if-else

برای انتخاب بین بیش از دو حالت، می‌توان دستورات if-else را به‌صورت زنجیره‌ای نوشت :

int grade = 85;
if (grade >= 90) {
    printf("A\n");
} else if (grade >= 80) {
    printf("B\n");
} else if (grade >= 70) {
    printf("C\n");
} else {
    printf("F\n");
}

else آویزان (Dangling else)

یکی از مباحث کلاسیک در C، تطابق else با if است. قاعده این است که else به نزدیک‌ترین if بدون else قبلی تعلق دارد .

if (x > 0)
    if (y > 0)
        printf("x and y are positive.\n");
    else  // این else به if (y > 0) تعلق دارد، نه به if (x > 0)
        printf("x is positive but y is not.\n");

برای جلوگیری از سردرگمی و بهبود خوانایی، همیشه از آکولاد برای مشخص کردن محدودهٔ if و else استفاده کنید.

دستور switch

دستور switch راهی برای انتخاب بین چندین حالت گسسته (معمولاً صحیح یا کاراکتری) بر اساس مقدار یک عبارت صحیح است .

int day = 3;
switch (day) {
    case 1:
        printf("Saturday\n");
        break;
    case 2:
        printf("Sunday\n");
        break;
    case 3:
        printf("Monday\n");
        break;
    default:
        printf("Invalid day\n");
        break;
}

رفتار مهم switch: پس از تطبیق یک case، اجرا به ترتیب به caseهای بعدی نیز سرایت می‌کند (Fall-through) مگر آنکه با دستور break از آن خارج شویم. به همین دلیل، استفاده از break در انتهای هر case یک رویهٔ استاندارد است .

۴. دستورات تکرار (Iteration Statements)

این دستورات برای اجرای مکرر یک بلوک از کد استفاده می‌شوند .

حلقه‌ی while

شرط را قبل از هر بار اجرا بررسی می‌کند. اگر شرط در ابتدا نادرست باشد، بدنه هرگز اجرا نمی‌شود .

int i = 0;
while (i < 5) {
    printf("%d ", i);
    i++;
}
// خروجی: 0 1 2 3 4

حلقه‌ی do-while

بدنه را یک بار اجرا کرده و سپس شرط را بررسی می‌کند. بنابراین، بدنه حداقل یک بار اجرا می‌شود .

int i = 10;
do {
    printf("%d ", i);
    i++;
} while (i < 5);
// خروجی: 10 (با وجود نادرست بودن شرط، یک بار اجرا شد)

حلقه‌ی for

حلقه‌ی for یک ساختار قدرتمند و انعطاف‌پذیر است که از سه بخش اختیاری تشکیل شده است :

for ( init_clause ; cond_expression ; iteration_expression ) statement

ترتیب اجرا به این صورت است :

1. init_clause: یک بار در ابتدا اجرا می‌شود (می‌تواند یک اعلان متغیر یا یک عبارت باشد).

2. cond_expression: قبل از هر بار اجرای بدنه، بررسی می‌شود. اگر نادرست (صفر) بود، حلقه پایان می‌یابد.

3. statement: بدنه حلقه اجرا می‌شود.

4. iteration_expression: پس از اجرای بدنه، اجرا می‌شود و سپس به مرحله ۲ برمی‌گردد.

// چاپ اعداد 0 تا 4
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", i);
}
// خروجی: 0 1 2 3 4
// متغیر i در خارج از حلقه قابل دسترس نیست (به دلیل اعلان داخل init_clause)

نکته پیشرفته: تمام بخش‌های for اختیاری هستند. for (;;) یک حلقهٔ بی‌نهایت ایجاد می‌کند که معادل while (1) است . همچنین می‌توان با استفاده از عملگر کاما (,) عبارات متعددی را در بخش‌های init و iteration نوشت: for (i=0, j=10; i<j; i++, j--).

۵. دستورات پرش (Jump Statements)

این دستورات باعث می‌شوند که جریان اجرا به‌طور غیرشرطی به نقطهٔ دیگری از برنامه منتقل شود .

break

برای خروج فوری از حلقه (while, do-while, for) یا دستور switch استفاده می‌شود. اجرا از اولین دستور بعد از حلقه یا switch ادامه می‌یابد .

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i == 5) {
        break; // وقتی i=5 شد، حلقه را ترک کن
    }
    printf("%d ", i);
}
// خروجی: 0 1 2 3 4

continue

در داخل حلقه‌ها، اجرای بقیهٔ بدنه را برای تکرار فعلی نادیده گرفته و به تکرار بعدی می‌پرد (یعنی به مرحله‌ی ارزیابی شرط در while و do-while یا بخش iteration در for می‌رود) .

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    if (i == 2) {
        continue; // عدد 2 چاپ نمی‌شود
    }
    printf("%d ", i);
}
// خروجی: 0 1 3 4

return

اجرای تابع کنونی را پایان داده و کنترل را به تابع فراخواننده برمی‌گرداند. اگر تابع مقداری را برگرداند، آن مقدار باید پس از return ذکر شود. در توابع با نوع خروجی void، می‌توان از return; بدون مقدار استفاده کرد .

int find_first_positive(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (arr[i] > 0) {
            return arr[i]; // با پیدا شدن اولین عدد مثبت، تابع را ترک کن
        }
    }
    return -1; // اگر هیچ عدد مثبتی پیدا نشد
}

دستور return در تابع main باعث پایان یافتن اجرای کل برنامه می‌شود .

goto

این دستور باعث می‌شود اجرا به یک برچسب (Label) مشخص در همان تابع منتقل شود. استفاده از goto به‌شدت در برنامه‌نویسی مدرن C توصیه نمی‌شود و اغلب نشانه‌ی طراحی ضعیف است .