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C語言回圈結構（while迴圈，for迴圈，do…while迴圈）

2020-07-16 10:04:20
使用迴圈可以多次重複地執行多條語句，這裡的“多條語句”稱為迴圈體。在C語言中，可以使用三種迴圈，分別是：while、do...while和for。

在這些語句中，迴圈體被重複執行的次數由迴圈條件控制，稱為控制表示式（controlling expression）。這是一個標量型別的表示式，也就是說，它屬於一個算術表示式或指標表示式。如果控制表示式的值不等於 0，迴圈條件為 true，反之，迴圈條件為 false。

語句 break 和 continue 用於在一次迴圈還未執行完時，跳轉出迴圈或返回到回圈頭部。

while 迴圈

只要控制表示式為 true，while 迴圈就會反復地執行語句：

while （表示式）語句


while 表示式是頂部驅動（top-driven）的迴圈：先計算回圈條件（也就是控制表示式）。如果為 true，就執行迴圈體，然後再次計算控制表示式。如果控制表示式為 false，程式跳過迴圈體，而去執行迴圈體後面的語句。

從語法上講，迴圈體只有一條語句組成。如果需要執行多條語句時，可以使用語句塊把它們組合在一起。例 1 展示了一個簡單的 while 迴圈，從控制台讀入多個浮點數，並把它們累加。

例 1 展示了一個簡單的 while 迴圈，從控制台讀入多個浮點數，並把它們累加。

【例1】一個 while 迴圈 
/* 從鍵盤輸入數位，然後輸出它們的平均值
* -------------------------------------- */
#include <stdio.h>
int main()
{
   double x = 0.0, sum = 0.0;
   int count = 0;
   printf( "t--- Calculate Averages ---n" );
   printf( "nEnter some numbers:n"
           "(Type a letter to end your input)n" );
   while ( scanf( "%lf", &x ) == 1 )
   {
      sum += x;
      ++count;
   }
   if ( count == 0 )
     printf( "No input data!n" );
   else
     printf( "The average of your numbers is %.2fn", sum/count );
   return 0;
}

在例 1 中，只要使用者輸入一個小數，下面的控制表示式即為 true： 
scanf( "%lf", &x ) == 1

然而，只要函數 scanf（）無法將字串輸入轉換成浮點數（例如，當使用者鍵入字母 q 時），則 scanf（）返回值 0（如果是遇到輸入流的尾端或發生錯誤時，則返回值 -1，表示 EOF）。這時，迴圈條件為 false，程式將會跳出迴圈，繼續執行迴圈體後面的 if 語句。

for 迴圈

和 while 一樣，for 迴圈也是一個頂部驅動的迴圈，但是它包含了更多的迴圈邏輯，如下所示：

for ([表示式1];[表示式2];[表示式3])
    語句


在一個典型的 for 迴圈中，在迴圈體頂部，下述三個動作需要執行：

(1) 表示式 1：初始化
只計算一次。在計算控制表示式之前，先計算一次表示式 1，以進行必要的初始化，後面不再計算它。

(2) 表示式 2：控制表示式
每輪迴圈前都要計算控制表示式，以判斷是否需要繼續本輪迴圈。當控制表示式的結果為 false，結束回圈。

(3) 表示式 3：調節器
調節器（例如計數器自增）在每輪迴圈結束後且表示式 2 計算前執行。即，在執行了調節器後，執行表示式 2，以進行判斷。

例 2 展示了使用一個 for 迴圈初始化陣列內每個元素的過程。

【例2】用 for 迴圈初始化陣列 
#define ARR_LENGTH 1000
/* ... */
long arr[ARR_LENGTH];
int i;
for ( i = 0; i < ARR_LENGTH; ++i )
    arr[i] = 2*i;

for 迴圈頭部中的三個表示式可以省略一個或多個。這意味著 for 迴圈頭部最短的形式是： 
for ( ; ; )

如果沒有控制表示式，則表示迴圈條件始終是 true，也就是說，這定義了一個死迴圈。

下面所示的 for 迴圈，既沒有初始化表示式，也沒有調節器表示式，它與 while（表示式）語句含義是等效的： 
for ( ;表示式; )

事實上，每個 for 迴圈都可以被改寫成 while 迴圈，反之亦然。例如，例 2 的 for 迴圈可完全等效為下面的 while 迴圈： 
i = 0;                             // 初始化計數器
while ( i < ARR_LENGTH )     // 迴圈條件
{
    arr[i] = 2*i;
    ++i;                        // 遞增計數器
}

一般來說，當迴圈內有計數器或索引變數需要被初始化，並且在每次回圈時需要調整它們的值時，最好使用 for 迴圈，而不是 while 迴圈。

在ANSI C99中，也可以使用宣告來替代表示式1。在這種情況下，被宣告變數的作用域被限制在 for 迴圈範圍內。例如： 
for ( int i = 0; i < ARR_LENGTH; ++i )
    arr[i] = 2*i;

變數 i 被宣告在該 for 迴圈中（與例 2 不同）for 迴圈結束之後，變數 i 將不會再存在。

逗號運算子常常被用在 for 迴圈頭部，以在表示式 1 中實現多個初始化操作，或者在表示式 3 對每個變數做調整操作。例如，函數 strReverse（）使用兩個索引變數以儲存字串中字元的次序： 
void strReverse( char* str)
{
  char ch;
  for ( size_t i = 0, j = strlen(str)-1; i < j; ++i, --j )
    ch = str[i], str[i] = str[j], str[j] = ch;
}

借助於逗號運算子，可以在只允許出現一個表示式的地方，計算多個表示式。

do...while 迴圈

do...while 迴圈是一種底部驅動的迴圈：

do 語句 while (表示式);


在控制表示式被第一次計算之前，迴圈體語句會首先被執行一次。與 while 和 for 迴圈不同，do...while 迴圈會確保迴圈體語句至少執行一次。如果控制表示式的值為 true，那麼另一次迴圈就會繼續；如果是 false，則迴圈結束。

在例 3 中，讀入與執行命令的函數至少會被呼叫一次。當使用者離開選單系統，函數 getCommand（）將返回常數 END 的值。

【例3】do···while 
// 讀入和執行所選的選單命令
// --------------------------------------------
int getCommand( void );
void performCommand( int cmd );
#define END 0
/* ... */
do
{
  int command = getCommand();   // 詢問選單系統
  performCommand( command );    // 執行所選的選單命令
} while ( command != END );

例 4 展示了標準庫函數 strcpy（）的一個版本，迴圈體僅為一條簡單的語句，而不是一個語句塊。因為在迴圈體執行之後才計算回圈條件，所以字串終止符''也會被複製。

【例4】函數 strcpy（）使用 do...while 
// 將字串2複製到字串1
// ----------------------------
char *strcpy( char* restrict s1, const char* restrict s2 )
{
  int i = 0;
  do
     s1[i] = s2[i];               // 迴圈體：複製每一個字元
  while ( s2[i++] != '' );      // 如果剛剛複製的是''，則結束回圈
  return s1;
}