Операторы программных циклов

Основы языка Си
(Операторы для организации программных циклов)

В языке Си существует несколько операторов, которые позволяют реализовать циклические вычисления (итерации). В этом параграфе мы рассмотрим программные конструкции циклов с операторами for, while, dowhile. Оператор FOR.

Оператор FOR. Оператор for предназначен для реализации циклов со счетчиком. В операторе for могут автоматически реализоваться сразу три операции: инициализация счётчика цикла, проверка его значения и модификация. Рассмотрим типичный пример реализации цикла с оператором for:

1 for ( i = 0 ; i < 10 ; i = i + +)
2 {
3 inst 1;
4 inst 2;
5 :
6 :
7 inst n;
8 }

В строке 1 записывается сам оператор for, за которым обязательно следуют три выражения, заключенные в круглые скобки. Выражение 1 вычисляется один и только один раз перед проверкой условия цикла. В нашем примере выражение 1 присваивает начальное значение переменной i. Выражения два и три могут иметь произвольный характер, но обычно их используют для проверки и модификации условия продолжения цикла. Выражение 2 задаёт условие продолжения цикла. Если его значение отлично от нуля ("истина"), будут выполнены операторы 3…7, составляющие тело цикла. После этого вычисляется выражение 3, указанное в скобках первой строки. В нашем примере выражение i = i + += i + 1 осуществляет увеличение на 1 внутреннего счетчика циклов оператора for. Поэтому операторы тела цикла 3…7 будут выполняться 10 раз при значениях переменной цикла i от 0 до 9. В конце первого цикла значение i будет равно 1, в конце второго – i=2, и т.д. В конце десятого цикла переменная i примет значение 10. Далее начнется исполнение 11-ого цикла оператора for, но, проанализировав условие выражения 2 оператора for, программа выйдет из цикла, не исполняя операторов тела цикла. Достаточно часто переменная счетчика циклов оператора for используется также в теле цикла этого оператора. Например, следующий программный фрагмент вычисляет таблицу соответствия значений температуры, записанных по шкале Цельсия и по шкале Фарингейта, и последовательно выводит эти значения на экран монитора. Диапазон исходных значений температуры составляет от –10 C до +40 C.

1 for ( k = -10 ; k <= 40 ; k + +)
2 {
//преобразовать значения температуры, измеренные по шкале Цельсия
// к численному значению по шкале Фарингейта
3 Temperature = k*9/5+32;
4 printf(«Current temperature is \%f\n», Temperature);
5 }

Второй способ организации циклов использует оператор while. Применение оператора while иллюстрирует следующий программный фрагмент:

1 k= -10
2 while ( k < 40 )
3 {
4 Temperature = k*9/5+32;
5 k + +
6 printf(«Current temperature is \%f\n», Temperature);
7 }

В отличие от оператора for, переменная k, используемая в качестве счетчика циклов, должна быть инициализирована перед оператором while, например, в строке 1. Обратите внимание, что в строке 2 в скобках оператора while записано всего лишь одно выражение, которое называется условием цикла. Выполнение оператора while начинается с вычисления этого выражения. Если значение выражения отлично от нуля («истина»), то выполняются операторы 4..6 тела цикла. После выполнения операторов тела цикла снова вычисляется выражение условия и процесс повторяется. Таким образом, выполнение тела цикла происходит пока значение выражения условия цикла отлично от нуля («истина»). Следует заметить, что если условие цикла не выполнится на первой итерации, то тело цикла не будет выполнено ни разу. Для того чтобы тело цикла выполнялось хотя бы один раз, в языке Си предусмотрен оператор do-while, который рассматривается далее. Одним из результатов выполнения тела цикла, как правило, является изменение условия цикла, иначе цикл будет бесконечным. Но, естественно, возможны случаи, когда условие цикла зависит от результата работы вызываемой из выражения функции, или условие цикла меняется в функции обработки прерывания, которая активизируется во время выполнения тела цикла. Тело цикла может вообще отсутствовать, в случае применения на его месте пустого оператора. Это бывает нужно, например, при программном ожидании установки какоголибо аппаратного флага микроконтроллера, который изменяется встроенной периферией. С помощью оператора while можно создавать бесконечные циклы.

Третий способ организации циклов в Си использует оператор dowhile. Пример записи вычисления таблицы соответствия температур с использованием оператора do-while приведен ниже:

1 k= -10
2 do
3 {
4 Temperature = k*9/5+32;
5 k + +
6 printf(«Current temperature is \%f\n», Temperature);
7 }
8 while ( k < 40 )

Оператор do продолжает циклическое исполнение операторов тела цикла 4…6 до тех пор, пока значение выражения 1 не станет равным нулю («ложным»). Оператор do-while похож на оператор while, но условие цикла в нём вычисляется и проверяется после очередного исполнения операторов тела цикла. Таким образом, операторы тела цикла выполняются, по крайней мере, один раз, даже если условие цикла заведомо ложно.