0106、安全开发篇（一）：选择与循环

返回：安全开发篇（一）汇总 · 上一节：类型转换与运算符 · 安全开发总目录

这一篇开始整理程序的执行路径。

前面几章更多是在学习“数据怎么表示、表达式怎么算”，这一章要解决的是“程序应该走哪条路、什么时候重复执行、什么时候退出”。后面做输入校验、菜单程序、文件解析、网络数据处理和安全实验时，条件判断和循环边界会反复出现。

5.0 多行 IF 语句

多行 if 用来表达“满足条件时执行一段代码”。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int score = 75;

    if (score >= 60)
    {
        printf("pass\n");
        printf("score = %d\n", score);
    }

    return 0;
}

推荐始终写花括号

即使 if 里只有一行，也建议保留 {}。

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

这样后续增加日志、计数、返回值时，不容易因为漏括号造成逻辑错误。

if else

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int score = 55;

    if (score >= 60)
    {
        printf("pass\n");
    }
    else
    {
        printf("failed\n");
    }

    return 0;
}

else 表示前面的条件不成立时执行。复盘时可以用断点分别测试 score = 59、score = 60、score = 100，看程序分别走哪条路。

5.1 多条件 IF 语句

多条件判断常见写法是 else if。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int score = 88;

    if (score >= 90)
    {
        printf("A\n");
    }
    else if (score >= 80)
    {
        printf("B\n");
    }
    else if (score >= 60)
    {
        printf("C\n");
    }
    else
    {
        printf("D\n");
    }

    return 0;
}

顺序很重要

条件会从上到下依次判断。只要某个条件成立，后面的分支就不会再执行。

if (score >= 60)
{
    printf("pass\n");
}
else if (score >= 90)
{
    printf("excellent\n");
}

这段代码里，score >= 90 永远没有机会执行，因为 90 也满足 score >= 60。写分数段、权限等级、错误码分类时，要特别注意条件顺序。

范围判断

if (score >= 0 && score <= 100)
{
    printf("valid score\n");
}
else
{
    printf("invalid score\n");
}

涉及输入数据时，先判断范围是否合法，再进入业务逻辑。

安全开发里，很多问题不是“没有判断”，而是判断顺序错了、边界没包含、非法输入提前进入了后续逻辑。范围判断要尽量写在靠前的位置。

5.2 嵌套 IF 语句

嵌套 if 用来表达多层条件。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int is_login = 1;
    int is_admin = 0;

    if (is_login)
    {
        if (is_admin)
        {
            printf("admin panel\n");
        }
        else
        {
            printf("user panel\n");
        }
    }
    else
    {
        printf("please login\n");
    }

    return 0;
}

嵌套不要太深

嵌套层级太深时，代码会越来越难读。可以通过“提前返回”减少层级。

#include <stdio.h>

int check_score(int score)
{
    if (score < 0 || score > 100)
    {
        printf("invalid score\n");
        return 0;
    }

    if (score >= 60)
    {
        printf("pass\n");
    }
    else
    {
        printf("failed\n");
    }

    return 1;
}

int main(void)
{
    check_score(75);
    return 0;
}

这类写法适合处理输入校验：先把不合法的情况挡出去，再进入正常逻辑。

5.3 SWITCH 语句

switch 适合处理一个变量对应多个固定取值的情况，比如菜单选择、命令编号、状态码。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int choice = 2;

    switch (choice)
    {
    case 1:
        printf("add\n");
        break;
    case 2:
        printf("delete\n");
        break;
    case 3:
        printf("query\n");
        break;
    default:
        printf("unknown command\n");
        break;
    }

    return 0;
}

break 很重要

如果没有 break，程序会继续执行后面的 case，这叫穿透。

switch (choice)
{
case 1:
    printf("one\n");
case 2:
    printf("two\n");
    break;
}

有些场景会故意利用穿透，但初学阶段和复盘笔记里，除非明确说明原因，否则每个 case 都写 break。

switch 的适用范围

适合	不适合
固定整数、字符、枚举状态	复杂范围判断
菜单编号	字符串内容比较
错误码分类	多个条件组合

5.4 反汇编角度论证执行速度

从底层看，if else 和 switch 最终都会被编译成跳转相关的指令。不同写法在不同编译器和优化级别下，可能生成不同的机器码。

先建立几个直觉

1. 简单的 if 往往对应条件判断和跳转。
2. 连续的 else if 可能变成一串比较和跳转。
3. switch 在取值密集时，编译器可能生成跳转表。
4. Debug 和 Release 下的反汇编差异可能很大。

这一节不用急着得出“谁一定更快”的结论。对现在的我来说，更重要的是先把逻辑写正确、边界写清楚；等到后面学逆向和性能分析时，再结合反汇编观察编译器具体做了什么。

适合观察的例子

int command(int op)
{
    switch (op)
    {
    case 1:
        return 10;
    case 2:
        return 20;
    case 3:
        return 30;
    default:
        return -1;
    }
}

可以在 Visual Studio 里打开反汇编窗口，看 switch 最后是连续比较，还是被优化成其他结构。

5.5 while 循环

while 是先判断条件，再执行循环体。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i = 0;

    while (i < 5)
    {
        printf("i = %d\n", i);
        i++;
    }

    return 0;
}

while 的三个关键点

1. 循环变量要有初始值。
2. 循环条件要能变成假。
3. 循环体里要更新状态，否则可能死循环。

int i = 0;

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

常见用途

场景	说明
输入重试	不知道用户会输几次
读取数据	不知道文件或输入什么时候结束
菜单循环	程序持续运行，直到用户选择退出
条件等待	等待某个状态满足

5.6 do…while 循环

do...while 是先执行一次循环体，再判断条件。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int choice = 0;

    do
    {
        printf("1. add\n");
        printf("2. delete\n");
        printf("0. exit\n");
        printf("choice: ");

#ifdef _MSC_VER
        scanf_s("%d", &choice);
#else
        scanf("%d", &choice);
#endif

        printf("your choice = %d\n", choice);

    } while (choice != 0);

    return 0;
}

适合菜单程序

菜单至少要显示一次，所以 do...while 很适合菜单循环。

如果循环里有输入，一定要考虑输入失败、非法输入和退出条件。否则程序可能卡住、死循环，或者把错误输入继续传给后续逻辑。

5.7 for 循环

for 循环适合次数比较明确的循环。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    return 0;
}

for 的三个部分

for (初始化; 条件; 更新)
{
    循环体;
}

部分	作用
初始化	循环开始前执行一次
条件	每轮循环前判断
更新	每轮循环体结束后执行

遍历固定范围

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int sum = 0;

    for (int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        sum += i;
    }

    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0;
}

循环边界要写清楚：从哪里开始、到哪里结束、是否包含最后一个值。

5.8 for 循环变形拓展

for 的三个表达式都可以省略，但省略后要自己保证逻辑清楚。

省略初始化

int i = 0;

for (; i < 5; i++)
{
    printf("%d\n", i);
}

省略更新

for (int i = 0; i < 5;)
{
    printf("%d\n", i);
    i++;
}

无限循环

for (;;)
{
    printf("loop\n");
    break;
}

这类写法在服务程序、消息循环、菜单循环中能看到，但必须有清晰的退出条件。

多变量循环

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    for (int left = 0, right = 5; left < right; left++, right--)
    {
        printf("left = %d, right = %d\n", left, right);
    }

    return 0;
}

多变量循环不要写得太炫，能读懂比短更重要。

5.9 经典案例：猜大小

猜大小适合把选择和循环放到一起练习。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int answer = 37;
    int guess = 0;
    int count = 0;
    const int max_try = 5;

    printf("Guess a number between 1 and 100.\n");

    while (count < max_try)
    {
        printf("input: ");

#ifdef _MSC_VER
        if (scanf_s("%d", &guess) != 1)
#else
        if (scanf("%d", &guess) != 1)
#endif
        {
            printf("input error.\n");
            return 1;
        }

        count++;

        if (guess == answer)
        {
            printf("correct, used %d times.\n", count);
            return 0;
        }
        else if (guess > answer)
        {
            printf("too big\n");
        }
        else
        {
            printf("too small\n");
        }
    }

    printf("failed, answer = %d\n", answer);
    return 0;
}

这个案例练什么

内容	对应代码
循环次数控制	count < max_try
输入检查	scanf 返回值判断
多分支判断	guess == answer、guess > answer、else
提前结束	猜中后 return 0
失败兜底	循环结束后输出答案

以后写安全工具的小命令行程序，也经常是这种结构：初始化状态、进入循环、读取输入、判断命令、执行操作、满足条件后退出。

本章最小复盘代码

这段代码把菜单、switch、循环、输入校验和退出条件放在一起。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int choice = -1;
    int running = 1;

    while (running)
    {
        printf("\n==== menu ====\n");
        printf("1. scan\n");
        printf("2. report\n");
        printf("0. exit\n");
        printf("choice: ");

#ifdef _MSC_VER
        if (scanf_s("%d", &choice) != 1)
#else
        if (scanf("%d", &choice) != 1)
#endif
        {
            printf("input error.\n");
            return 1;
        }

        switch (choice)
        {
        case 1:
            printf("start scan...\n");
            break;
        case 2:
            printf("show report...\n");
            break;
        case 0:
            printf("exit.\n");
            running = 0;
            break;
        default:
            printf("unknown command.\n");
            break;
        }
    }

    return 0;
}

复盘时重点看：

1. while (running) 为什么能维持菜单循环。
2. scanf 返回值为什么要判断。
3. switch 每个 case 为什么要写 break。
4. choice = 0 时程序如何退出。
5. 如果用户输入未知命令，程序如何兜底。

常见错误整理

错误	示例	问题
忘记花括号	单行 if 后新增第二行	第二行不受条件控制
条件顺序错误	先判断 >= 60 再判断 >= 90	高等级分支永远进不去
嵌套过深	多层 if 套娃	难读、难调试
switch 漏 break	case 穿透	执行到不该执行的分支
循环变量未更新	while (i < 10) 但没有 i++	死循环
边界差一	i <= len	可能多访问一次
输入失败没处理	scanf 返回值不检查	错误数据继续进入逻辑
无限循环没出口	for (;;) 没有退出条件	程序无法正常结束

学习检查清单

检查项	状态
能写出多行 if 和 if else	待复盘
能正确安排 else if 的判断顺序	待复盘
能用嵌套 if 表达多层条件	待复盘
能通过提前返回减少嵌套层级	待复盘
能写出带 default 和 break 的 switch	待复盘
能理解 switch 在底层可能被优化成跳转结构	待复盘
能写出 while、do...while、for 循环	待复盘
能说明三种循环适合的场景	待复盘
能避免死循环和边界差一错误	待复盘
能写出一个带输入校验和退出条件的菜单程序	待复盘
能完成猜大小案例，并解释每条分支	待复盘

这一篇的核心是“执行路径”。写完一段条件或循环后，要能说清楚：入口在哪里，哪些输入会走哪条分支，循环什么时候继续，什么时候退出。