Безусловно, наиболее используемым циклом в языке C++ является цикл for.
Цикл for
Цикл for в языке С++ идеален, когда известно необходимое количество итераций. Выглядит он следующим образом:
for (объявление переменных; условие; инкремент/декремент счетчика)
тело цикла;
Или, преобразуя for в эквивалентный цикл while:
{ // обратите внимание, цикл находится в блоке
объявление переменных;
while (условие)
{
тело цикла;
инкремент/декремент счетчика;
}
} // переменные, объявленные внутри цикла, выходят из области видимости здесь
Переменные, определенные внутри цикла for, имеют специальный тип области видимости: область видимости цикла. Такие переменные существуют только внутри цикла и недоступны за его пределами.
Выполнение цикла for
Цикл for в C++ выполняется в 3 шага:
Шаг №1: Объявление переменных. Как правило, здесь выполняется определение и инициализация счетчиков цикла, а точнее — одного счетчика цикла. Эта часть выполняется только один раз, когда цикл выполняется впервые.
Шаг №2: Условие. Если оно равно false, то цикл немедленно завершает свое выполнение. Если же условие равно true, то выполняется тело цикла.
Шаг №3: Инкремент/декремент счетчика цикла. Переменная увеличивается или уменьшается на единицу. После этого цикл возвращается к шагу №2.
Рассмотрим пример цикла for и разберемся детально, как он работает:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
#include <iostream> int main() { for (int count = 0; count < 10; ++count) std::cout << count << " "; return 0; } |
Сначала мы объявляем переменную count
и присваиваем ей значение 0
. Далее проверяется условие count < 10
, а так как count
равен 0
, то условие 0 < 10
имеет значение true. Следовательно, выполняется тело цикла, в котором мы выводим в консоль переменную count
(т.е. значение 0
).
Затем выполняется выражение ++count
, т.е. инкремент переменной. Затем цикл снова возвращается к проверке условия. Условие 1 < 10
имеет значение true, поэтому тело цикла выполняется опять. Выводится 1
, а переменная count
увеличивается уже до значения 2
. Условие 2 < 10
является истинным, поэтому выводится 2
, а count
увеличивается до 3
и так далее.
В конце концов, count
увеличивается до 10
, а условие 10 < 10
является ложным, и цикл завершается. Следовательно, результат выполнения программы:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Циклы for могут быть несколько сложны для новичков, однако опытные кодеры любят их, так как эти циклы очень компактны и удобны. Для наглядности, давайте преобразуем цикл for, приведенный выше, в эквивалентный цикл while:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
#include <iostream> int main() { { // внешние скобки нужны для обеспечения области видимости цикла int count = 0; while (count < 10) { std::cout << count << " "; ++count; } } return 0; } |
Обратите внимание, внешние фигурные скобки здесь необходимы, так как переменная count
выходит из области видимости при завершении цикла.
Еще примеры циклов for
Давайте, используя цикл for, напишем функцию вычисления значений в степени n
:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
int pow(int base, int exponent) { int total = 1; for (int count=0; count < exponent; ++count) total *= base; return total; } |
Функция возвращает значение base^exponent
(число в степени n
). base
— это число, которое нужно возвести в степень, а exponent
— это степень, в которую нужно возвести base
.
Если экспонент равен 0
, то цикл for выполняется 0 раз, и функция возвращает 1
.
Если экспонент равен 1
, то цикл for выполняется 1 раз, и функция возвращает 1 * base
.
Если экспонент равен 2
, то цикл for выполняется 2 раза, и функция возвращает 1 * base * base
.
Хотя в большинстве циклов используется инкремент счетчика, мы также можем использовать и декремент счетчика:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
#include <iostream> int main() { for (int count = 8; count >= 0; --count) std::cout << count << " "; return 0; } |
Результат:
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Также с каждой новой итерацией мы можем увеличить или уменьшить значение счетчика больше, чем на единицу:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
#include <iostream> int main() { for (int count = 9; count >= 0; count -= 2) std::cout << count << " "; return 0; } |
Результат:
Ошибка неучтенной единицы
Одна из самых больших проблем с которой приходится сталкиваться начинающим программистам в циклах for (а также и в других типах циклов) — это ошибка на единицу (или «ошибка неучтенной единицы»). Она возникает, когда цикл повторяется на 1 раз больше или на 1 раз меньше нужного количества итераций. Это обычно происходит из-за того, что в условии используется некорректный оператор сравнения (например, >
вместо >=
или наоборот). Как правило, эти ошибки трудно отследить, так как компилятор не будет жаловаться на них, программа будет работать, но её результаты будут неправильными.
При написании циклов for помните, что цикл будет выполняться до тех пор, пока условие является истинным. Рекомендуется тестировать циклы, используя разные значения для проверки работоспособности цикла. Хорошей практикой является проверять циклы с помощью данных ввода (чисел, символов и прочего), которые заставляют цикл выполниться 0, 1 и 2 раза. Если цикл работает исправно, значит всё ОК.
Правило: Тестируйте свои циклы, используя входные данные, которые заставляют цикл выполниться 0, 1 и 2 раза.
Пропущенные выражения в цикле
Также в циклах можно пропускать одно или сразу все выражения, например:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
#include <iostream> int main() { int count = 0; for (; count < 10; ) { std::cout << count << " "; ++count; } return 0; } |
Результат:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Инициализацию счетчика мы прописали вне тела цикла, а инкремент счетчика — внутри тела цикла. В самом операторе for мы указали только условие. Иногда бывают случаи, когда не требуется объявлять счетчик цикла (потому что у нас он уже есть) или увеличивать его (так как мы увеличиваем его каким-то другим способом).
Хоть это и не часто можно наблюдать, но в операторе for можно вообще ничего не указывать. Стоит отметить, что подобное приведет к бесконечному циклу:
for (;;)
тело цикла;
Вышеприведенный пример эквивалентен:
Объявления переменных в цикле for
Хотя в циклах for обычно используется только один счетчик, иногда могут возникать ситуации, когда нужно работать сразу с несколькими переменными. Для этого используется оператор Запятая. Например:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
#include <iostream> int main() { int aaa, bbb; for (aaa = 0, bbb = 9; aaa < 10; ++aaa, --bbb) std::cout << aaa << " " << bbb << std::endl; return 0; } |
Этот цикл присваивает значения двум ранее объявленным переменным: aaa = 0
и bbb = 9
. Только с каждой итерацией переменная aaa
увеличивается на единицу, а bbb
— уменьшается на единицу.
Результат выполнения программы:
0 9
1 8
2 7
3 6
4 5
5 4
6 3
7 2
8 1
9 0
Примечание: Вышеприведенный цикл можно переписать следующим образом:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
#include <iostream> int main() { for (int aaa = 0, bbb = 9; aaa < 10; ++aaa, --bbb) std::cout << aaa << " " << bbb << std::endl; return 0; } |
В этом случае запятая в объявлении переменных является частью синтаксиса, а не использованием оператора Запятая. Но эффект идентичен.
Использование циклов for в старых версиях С++
В старых версиях C++ переменные, объявленные в цикле for, не уничтожались при завершении этого цикла. Т.е. у вас могло получиться что-то вроде следующего:
1 2 3 4 5 6 7 |
for (int count=0; count < 10; ++count) std::cout << count << " "; // В старых версиях С++ переменная count здесь не уничтожается std::cout << "\n"; std::cout << "I counted to: " << count << "\n"; // поэтому мы можем использовать count даже здесь |
Позднее это было запрещено, но вы все еще можете увидеть подобное в старом коде.
Вложенные циклы for
Подобно другим типам циклов, одни циклы for могут быть вложены в другие циклы for. В следующем примере мы разместили один for внутри другого for:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
#include <iostream> int main() { for (char c = 'a'; c <= 'e'; ++c) // внешний цикл по буквам { std::cout << c; // сначала выводим букву for (int i = 0; i < 3; ++i) // внутренний цикл по числам std::cout << i; std::cout << '\n'; } return 0; } |
С одной итерацией внешнего цикла выполняется три итерации внутреннего цикла. Следовательно, результат выполнения программы:
Заключение
Циклы for являются наиболее часто используемыми циклами в языке C++. Несмотря на то, что их синтаксис, как правило, немного запутывает начинающих программистов, вы очень скоро к нему привыкните и ощутите всю мощь и удобство этих циклов.
Тест
Задание №1
Напишите цикл for, который выводит каждое четное число в диапазоне от 0 до 20.
Ответ №1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
#include <iostream> int main() { for (int count = 0; count <= 20; count += 2) std::cout << count << std::endl; return 0; } |
Задание №2
Напишите функцию sumTo(), которая принимает целочисленный параметр с именем value
и возвращает сумму всех чисел от 1
до значения value
.
Например, если значением value
является 5
, то sumTo(5)
должен возвратить 15
, исходя из 1 + 2 + 3 + 4 + 5
.
Подсказка: Используйте переменную вне тела цикла для хранения суммы чисел, как в примере с функцией pow() в подзаголовке «Еще примеры циклов for».
Ответ №2
1 2 3 4 5 6 7 8 |
int sumTo(int value) { int total(0); for (int count=1; count <= value; ++count) total += count; return total; } |
Задание №3
Что не так со следующим циклом?
1 2 3 |
// Выводим все числа от 8 до 0 for (unsigned int count=8; count >= 0; --count) cout << count << " "; |
Ответ №3
Этот цикл for выполняется до тех пор, пока count >= 0
. Другими словами, он работает до тех пор, пока переменная count
не станет отрицательным числом. Однако, поскольку count
является типа unsigned, то эта переменная никогда не сможет быть отрицательной. Следовательно, этот цикл бесконечный! Как правило, рекомендуется избегать использования типов unsigned в цикле, если на это нет веских причин.
Первое задание:
Второе задание:
Друге завдання
Есть ли разница, в том какой ставить инкремент/декремент, постфиксный или префиксный к счётчику в скобках for ?
Второе задание с группировкой по столбцам
Циклы в C++ действительно очень крутые, на мой взгляд тот же for в C++ удобней чем он же в Python. Спасибо автору за понятное объяснение!
Задание 2:
Немного усложнил задание. В программе пользователь самостоятельно вводит и начальное число и конечное число исследуемого интервала (можно и отрицательные числа). Кроме того оператор goto не дает ввести второе число меньше первого и гоняет пользователя бесконечное количество раз по циклу, пока пользователь не введет второе число больше первого.
main.cpp:
Благодарю, вы объясняете лучше чем учителя в моей шараге
Для этого и делалось 🙂
Задание № 2
Кто решит проще?)
Проще уже невозможно будет написать
Ваш код не будет работать, так как функция imput() у вас не сделана, а Вы ее вызываете
Попробовал написать программу проверки на палиндромность числа. Прога работает как надо, однако ошибка в конце кода вылазит. Не могу понять с чем связано. Подскажите плиз (использую Visual Studio 2019).
Ошибка:
Run-Time Check Failure #2 — Stack around the variable 'q' was corrupted.
Код программы:
В строке 12 функция strlen(q) всегда вернет 0 (в результате (n = strlen(q) — 1)=-1).
Это связано с тем, что q объявлена как символьное (char) и заполняется массив из символов. А функция работает с переменной типа string.
Вот моя программа, оцените)
Не делай запутанные программы, на продакшене это никому не надо
Задача №2
2-я задача:
пришло на ум 2 решения первой задачи
1-е решение:
2-е решение(с использованием ветвления if):
Решение задания № 2:
Результат:
4
10
4
Program ended with exit code: 0
Вопрос:
Когда я прогоняю переменную "а" через функцию toSum(), я меняю ее значение.
Однако, после выполнения функции, переменная имеет свое прежнее значение.
Как так? Переменная "а" создана во внешнем блоке, во вложенном блоке (в функции) преобразуется. Почему она не изменилась?
Или функцию нельзя рассматривать как вложенный блок? (Не баг, а фитча.)
"a" передаётся в функцию по значению, то есть в параметр value из Вашей функции копируется значение "а", далее вы меняете само value в функции и получившееся значение возвращаете в main тоже в качестве простого числа. "а" при этом не страдает.
Зацените задумку
Задание 2
Помогите разобраться, почему в обоих случаях total имеет одно и то же значение, хотя счётчик count различается на единицу.
Заранее спасибо)
totalOne при первой итерации прибавляет 0 к 0, то есть тотал останется прежним (0), а на второй итерации он уже догонит totalTwo, и дальше они работают одинаково, поэтому и результат одинаковый.
задача №2
разобрался с примером задания 2 как у Александра и немного добавил и вот что получилось:
во втором задании программа ничего не выводит что я сделал не так?
Она и не будет ничего выводить. В коде нет ни одного std::cout, который бы выводил сообщение в консоль.
Цикл for может быть сложным для новичков потому, что это не for 🙂
В том смысле, что он ничего не имеет общего с классическими циклами for (базовые алгоритмические структуры, реализация в Паскале, Бейсике и т.п.)
Я обычно говорю ученикам (особенно переходящим на С++ с паскаля), что "цикла for в С++ нет. Зато есть отличный фороимитатор. Мы пишем for, но на самом деле это няшная и удобная форма while"
Ты ещё маленького ребёнка (который букву "р" "невыговаливает") подучи это слово произносить!:-)Шутка!
Объясните, пожалуйста, для чего Вы инициализировали переменную total? (Для проверки условия true или false?)
и можете подробно объяснить строчку
математика процесса:
a^0 = 1
a^n = a * a^(n - 1)
Я попался с unsigned и отрицательной переменной в цикле. Долго глаза "ломал", а тут статья.
Спасибо огромное!!! Здорово всё объяснил. Удачи.
Рад, что смог помочь 🙂
Поломай ещё с вот этим:
Подсказка: с этим циклом тоже что-то не так. Тем не менее, он так же скомпилируется, как и цикл в тесте.
Помоему должно быть ++i. При i++ значение i=0 побывает в цикле 2 раза и в результате выведутся числа от 0 до 11… или я что-то путаю в инкрементах?
Ан нет, я переосмыслил )) от 0 до 10 и есть ведь 11 чисел… всё, что после if и до return нужно взять в блок, иначе в цикле выполнится только строка после if (11 раз \n) и 1 раз вывод значения k
если конструкции ++i и i++ не входят в состав других выражений, то разницы в результате нет (есть различия в реализации и т.п., но результат будет одинаковым)
Привет!
Должно быть в цикле int i = 1;
Прошу прощения))… Должно быть так в Вашем коде:
Тогда от 0 до 9 показывает
Ну и вдобавок: если нужно вывести от 0 до 10 !включительно!, то стоит поменять условие на i <= 10 =)
Задача 2
Решение на первый вопрос, не много странный но работает 🙂
Хотя я прошел эту часть.(в учебе)но все грамотно говорите.и нашел кое что новое)спасибо за инфу.С уважением Я.
Пожалуйста 🙂