编辑“︁C++ 循环控制”︁

= C++循环控制 =

循环控制是C++编程中用于重复执行代码块的核心结构，它允许开发者高效处理重复性任务。本章节将详细介绍C++中的三种主要循环结构：'''for循环'''、'''while循环'''和'''do-while循环'''，以及控制循环执行的'''break'''和'''continue'''语句。

== 循环类型 ==

=== for循环 ===
for循环是当'''迭代次数已知'''时的首选结构，其语法包含初始化、条件和迭代三部分：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 打印数字1到5
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    std::cout << i << " ";
}
// 输出：1 2 3 4 5
</syntaxhighlight>

'''执行流程：'''
<mermaid>
flowchart LR
    A[初始化] --> B{条件检查}
    B -- true --> C[执行循环体]
    C --> D[迭代语句]
    D --> B
    B -- false --> E[退出循环]
</mermaid>

=== while循环 ===
当'''循环次数未知'''但'''终止条件明确'''时使用：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 计算数字位数
int num = 1234, digits = 0;
while (num != 0) {
    num /= 10;
    digits++;
}
std::cout << digits;  // 输出：4
</syntaxhighlight>

=== do-while循环 ===
至少执行一次循环体，适合'''必须先执行后判断'''的场景：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 用户输入验证
int input;
do {
    std::cout << "输入1-100间的数字: ";
    std::cin >> input;
} while (input < 1 || input > 100);
</syntaxhighlight>

== 循环控制语句 ==

{| class="wikitable"
! 语句 !! 作用 !! 示例
|-
| <code>break</code> || 立即终止当前循环 || 在找到目标值时退出搜索循环
|-
| <code>continue</code> || 跳过当前迭代 || 跳过偶数处理奇数
|}

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 查找第一个3的倍数
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i % 3 == 0) {
        std::cout << "找到: " << i;
        break;  // 终止循环
    }
}
</syntaxhighlight>

== 嵌套循环 ==
循环可以多层嵌套，常用于处理多维数据结构：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 打印乘法表
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        std::cout << j << "×" << i << "=" << i*j << "\t";
    }
    std::cout << "\n";
}
</syntaxhighlight>

== 性能优化 ==
考虑以下数学级数求和优化对比：

<math>
\sum_{i=1}^{n} i = \frac{n(n+1)}{2}
</math>

<syntaxhighlight lang="cpp">
// 低效实现 O(n)
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
    sum += i;
}

// 高效实现 O(1)
int sum = n * (n + 1) / 2;
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==
'''游戏开发中的主循环'''是典型应用：

<syntaxhighlight lang="cpp">
bool gameRunning = true;
while (gameRunning) {
    processInput();
    updateGameState();
    renderGraphics();
    
    if (playerHealth <= 0) {
        gameRunning = false;
    }
}
</syntaxhighlight>

== 常见错误 ==
* '''无限循环'''：忘记更新循环变量
  <syntaxhighlight lang="cpp">
  // 错误示例
  while (true) {
      std::cout << "无限循环！";
      // 缺少终止条件
  }
  </syntaxhighlight>

* '''作用域问题'''：循环变量在外部不可访问
  <syntaxhighlight lang="cpp">
  for (int i = 0; i < 10; i++) { /*...*/ }
  std::cout << i;  // 错误！i未定义
  </syntaxhighlight>

== 最佳实践 ==
1. 优先选择最能表达意图的循环结构
2. 避免超过3层的嵌套循环
3. 对性能敏感代码考虑循环展开
4. 使用<code>constexpr</code>在编译期计算已知循环

通过掌握这些循环控制技术，您将能够处理C++中绝大多数需要重复执行的场景。

[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++ 控制流]]