4-4 循环结构
循环结构是程序中一种很重要的结构。其特点是，在给定的条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。C++提供了多种循环语句，可以组成各种不同形式的循环结构。
4-4-1 利用goto语句和if语句构成循环
goto语句是一种无条件转移语句，其语法格式如下：
goto语句标号；
其中，语句标号是一个有效的标识符，这个标识符加上一个“：”一起出现在函数内某处。执行goto语句后，程序将跳转到该标号处，并执行其后的语句。另外标号必须与goto语句同处于一个函数中，但可以不在一个循环层中。通常goto语句与if条件语句连用，当满足某一条件时，程序跳到标号处运行。
【示例4-7】计算1+2+3+…+100的值。
代码如下：
程序的运行结果如下。
5050
这里主要是给大家演示一种特别的程序循环方法。提醒一下，现代程序设计方法主张尽可能地限制goto语句的使用，因为它容易导致程序的混乱，使程序层次不清且不易读。可使用if、if-else和while这样的结构来代替它，增强代码的可读性。在多层嵌套退出时，用goto语句比较合理。
4-4-2 while语句
while语句也是循环结构的一种，它可以通过判断条件是否成立来决定循环的继续和结束。while语句的语法格式如下。
其中，表达式是循环条件，语句序列为循环体。在循环中，首先计算表达式的值，当值为真（非0）时，执行循环体语句，当值为假时就跳出循环体。while语句流程图如图4-5所示。
图4-5 while语句流程图
【示例4-8】利用while循环语句计算1+2+3+…+100的值。
代码如下：
程序的运行结果如下。
5050
分析：在本例中，num是否大于100是循环是否继续的判断点。
注意：语句“num++；”是必不可少的。如果num值一直保持不变，那么“num<=100”永远成立，就会造成循环一直持续，无法停止。这种情况称为“死循环”。
4-4-3 do-while语句
do-while语句是while语句的倒装形式，其语法格式如下。
先执行循环体，再计算条件表达式的值。当条件表达式的值为真时，代表循环的条件成立，继续执行循环。当条件表达式的值为假时，代表循环的条件不成立，退出循环。do-while语句是反复执行循环，直到循环的条件不成立。do-while语句流程图如图4-6所示。
图4-6 do-while语句流程图
【示例4-9】利用do-while循环语句来计算1+2+3+…+100的值。
代码如下：
程序的运行结果如下。
5050
do-while循环与while循环的不同之处在于，do-while语句先执行循环中的语句，然后再判断表达式是否为真，如果为真，则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do-while循环体中的语句至少要被执行一次。
4-4-4 for语句
for语句在循环结构中的运用最广泛，也最为灵活。它可以取代上面的两种循环语句。
1.for语句的语法格式和执行步骤
for语句的语法格式如下。
for（表达式1；表达式2；表达式3）语句
参数说明如下。
● “表达式1”是对循环控制变量赋初值的过程，可以被省略。
● “表达式2”是循环条件，它决定循环终止的条件。
● “表达式3”一般是对循环变量进行控制，如对循环控制变量进行增量或者减量处理等。
for语句的执行步骤如下。
（1）运算表达式1。
（2）运算表达式2。若值为真（非0），则执行for语句中指定的语句，然后执行步骤（3）；若其值为假（0），则结束循环，程序跳转到步骤（5）。
（3）运算表达式3。
（4）程序跳转到步骤（2），继续执行循环。
（5）循环结束，执行for语句后面的语句。
for语句流程图如图4-7所示。
图4-7 for语句流程图
for循环语句可以与其他循环控制语句进行互换，它等价while的循环格式如下。
for语句有一个最常应用的格式如下：
for（循环变量赋初值；循环条件；循环变量增量）
语句
循环变量赋初值总是一个赋值语句，它用来给循环控制变量赋初值；循环条件是一个关系表达式，它决定什么时候退出循环；循环变量增量定义循环控制变量每循环一次后按什么方式变化。这3个部分之间用“；”分开。
【示例4-10】小高斯的for循环语句实现方法。
代码如下：
for（num=1； num <=100； num ++）
sum=sum+ num；
分析：先给num赋初值1，判断num是否小于等于100，若是则执行语句，之后num值增加1。再重新判断，直到条件为假，即num>100时，循环结束。
2.for语句使用时的注意事项
在使用for循环的过程中，需要注意以下几点。
（1）for循环中的表达式1、表达式2和表达式3都是可选项，即可省略，但“；”不能省略，具体如下。
● 省略表达式1，表示不对循环变量赋初值。
● 省略表达式2，即没有循环条件，此时程序没有终止条件，循环进入死循环。
【示例4-11】小高斯的for循环语句实现方法之二（省略表达式2的应用举例）。
代码如下：
for（num =1；； num ++）sum=sum+ num；
这段代码相当于以下代码。
● 省略表达式3，不对循环控制变量进行操作，这时可在语句体中加入修改循环控制变量的语句。
【示例4-12】小高斯的for循环语句实现方法之三（省略表达式3的应用举例）。
代码如下：
● 省略表达式1和表达式3。
【示例4-13】小高斯的for循环语句实现方法之四（省略表达式1和表达式3的应用举例）。
代码如下：
这段代码相当于以下代码。
● 3个表达式可以全部被省略。
【示例4-14】当需要无限循环时，for循环语句表达式全部被省略的应用举例。
代码如下。
for（；；）
这条语句相当于以下语句；但其没有下面语句更实用，因此推荐使用下面语句。
while（1）
（2）表达式1和表达式3在一般情况下是一个简单表达式，但其也可以是一个逗号表达式，即包含多个变量的操作。
【示例4-15】小高斯的for循环实现方法之五（for语句中的逗号表达式）。
代码如下。
for（sum=0，num =1； num <=100； num ++）sum=sum+ num；
（3）表达式2一般情况下是关系表达式或者逻辑表达式，但也可以是数值表达式或者字符表达式。当表达式2的值不为0（逻辑真）时，执行循环体。
【示例4-16】读懂奇怪的for循环（for循环语句中的表达式2为特殊表达式时）。
代码如下。
char c；
for（；（c=getchar（））！='q'；）； //取得用户输入的值，当输入不为字符'q'时，则执行循环体
分析：这段代码在执行时，会循环读取用户输入的数据。直到用户输入的值为'q'时，循环才会终止。但这种语句，我们只有在优化函数代码的时候使用，目的是为了更加简洁，在今天的软件工程，不是很推荐的啦，读者第一遍学习的时候，可以略过。回头再来研究熟悉。
for语句的使用较为灵活，读者可以随着学习的不断深入，对其使用方法逐步进行掌握和理解。
3.for与while
在C++中，for循环和while循环本质上是相同的，如下面的for循环：
可以改写为：
同样，下面的while循环：
while（条件测试表达式）
循环体
也可以改写为：
for（；条件测试表达式；）
循环体
for循环需要三个表达式，不过它们可以是空表达式，只有两个分号必不可少。
在无法预知循环的执行次数时，例如，求满足n2-15n-36＞0的最小整数。比较便捷的方式是使用while循环。
【示例4-17】利用while循环求满足n2-15n-36＞0的最小整数。
代码如下。
提示：在设计循环时，请记住以下几条原则：
● 确定循环终止条件。
● 在首次测试之前初始化条件。
● 在条件再次测试之前更新条件。
for循环的一个优点是，其结构内提供了实现上述三条原则的地方，因此有助于程序按照这个原则来进行编程。
4-4-5 break语句
break语句在while、for、do-while或switch结构中执行时，使得程序立即退出这些结构，从而执行该结构后面的第一条语句。
【示例4-18】演示break语句的应用：计算1+2+3+…+100的值。
代码如下：
程序的运行结果如下。
5050
分析：在这个程序中，for循环没有指定循环终止条件。这样会使循环成为死循环。此时在循环体内，可以用break语句使循环终止。break语句流程图如图4-8所示。
通常break语句总是与if语句一起使用，满足条件时便跳出循环。在多层循环中，一个break语句只是跳出本次循环。
4-4-6 continue语句
continue语句在while、for或do-while结构中执行时跳过该结构体的其余语句，进入下一轮循环。
【示例4-19】演示continue语句的应用：计算1到100的偶数之和。
代码如下：
程序的运行结果如下。
2550
分析：上面的程序中，当n不为偶数时（即n被2整除余数不为0时），则不执行下面的语句，而跳回循环开始处进行下一轮循环。continue语句流程图如图4-9所示。
图4-8 break语句流程图
图4-9 continue语句流程图
continue在循环语句中常与if条件语句一起使用，加速循环。
continue语句和break语句的区别是：continue语句只结束本次循环的执行，而不是终止整个循环，而break语句则是终止整个循环，不再进行循环条件判断。