编辑“︁C++ while 循环”︁

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'''C++ While 循环'''是C++中最基础且重要的控制流结构之一，它允许程序在满足特定条件时重复执行一段代码块。本教程将详细介绍其语法、工作原理、实际应用及常见陷阱，适合从初学者到高级开发者的所有读者。

== 简介 ==
While循环属于'''条件循环'''（Conditional Loop），其核心特点是“'''先判断后执行'''”。当且仅当循环条件为<code>true</code>时，循环体内的代码才会执行。其基本逻辑可描述为：
<math>\text{while (条件成立)} \rightarrow \text{执行循环体} \rightarrow \text{重新检查条件}</math>

== 语法结构 ==
<syntaxhighlight lang="cpp">
while (condition) {
    // 循环体（重复执行的代码）
}
</syntaxhighlight>
* <code>condition</code>：布尔表达式，决定循环是否继续
* 循环体：可以是单条语句或代码块（用<code>{}</code>包裹）

== 执行流程 ==
<mermaid>
flowchart TD
    A[开始] --> B{条件为真?}
    B -- 是 --> C[执行循环体]
    C --> B
    B -- 否 --> D[结束循环]
</mermaid>

=== 基础示例 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int count = 1;
    while (count <= 5) {
        cout << "当前计数: " << count << endl;
        count++;  // 修改循环变量
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
'''输出：'''
<pre>
当前计数: 1
当前计数: 2
当前计数: 3
当前计数: 4
当前计数: 5
</pre>
关键点说明：
* 循环变量<code>count</code>必须初始化
* <code>count++</code>防止无限循环
* 当<code>count</code>变为6时，条件不满足，循环终止

== 进阶应用 ==
=== 输入验证 ===
While循环常用于确保用户输入有效值：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int age;
cout << "请输入年龄(1-120): ";
while (!(cin >> age) || age < 1 || age > 120) {
    cin.clear();  // 清除错误状态
    cin.ignore(1000, '\n');  // 跳过错误输入
    cout << "输入无效！请重新输入: ";
}
</syntaxhighlight>

=== 无限循环与中断 ===
通过<code>break</code>和<code>continue</code>控制流程：
<syntaxhighlight lang="cpp">
while (true) {  // 故意创建无限循环
    char cmd;
    cout << "输入命令(q退出): ";
    cin >> cmd;
    if (cmd == 'q') break;  // 退出循环
    if (cmd == 's') continue;  // 跳过本次迭代
    cout << "执行命令: " << cmd << endl;
}
</syntaxhighlight>

== 性能考量 ==
* '''循环条件复杂度'''：避免在条件中调用复杂函数
* '''循环不变代码外提'''（Loop Invariant Code Motion）：
  <syntaxhighlight lang="cpp">
  // 低效写法
  while (i < strlen(s)) { ... }  // strlen()每次循环都被调用
  
  // 优化后
  int len = strlen(s);
  while (i < len) { ... }
  </syntaxhighlight>

== 常见错误 ==
{| class="wikitable"
|+ While循环典型错误案例
! 错误类型 !! 示例 !! 后果 !! 修正方法
|-
| 无限循环 || <code>while (x > 0) { ... }</code> || 程序卡死 || 确保循环变量被修改
|-
| 漏写花括号 || <code>while (condition) statement1; statement2;</code> || 只有statement1循环 || 使用<code>{}</code>明确作用域
|-
| 条件错误 || <code>while (ptr);</code> || 空语句导致问题 || 检查是否误加分号
|}

== 数学应用案例 ==
计算平方根（牛顿迭代法）：
<syntaxhighlight lang="cpp">
double sqrt(double x) {
    double guess = x / 2;
    while (abs(guess * guess - x) > 1e-6) {
        guess = (guess + x / guess) / 2;
    }
    return guess;
}
</syntaxhighlight>
数学原理：通过迭代公式 <math>guess_{n+1} = \frac{guess_n + \frac{x}{guess_n}}{2}</math> 逐步逼近真实值。

== 与For循环对比 ==
{| class="wikitable"
|+ While vs For循环
! 场景 !! While循环 !! For循环
|-
| 迭代次数未知 || ✓ 最佳选择 || ✗ 不适用
|-
| 明确计数器 || ✗ 需手动管理 || ✓ 内置计数器
|-
| 复杂条件 || ✓ 处理灵活 || ✗ 受限初始/更新表达式
|}

== 最佳实践 ==
# 始终初始化循环变量
# 确保循环条件最终会变为<code>false</code>
# 复杂循环添加注释说明意图
# 考虑使用<code>do-while</code>当需要至少执行一次时

通过掌握While循环，您已获得处理重复任务的基础能力。接下来可学习[[C++ Do-While循环]]或[[C++ For循环]]以扩展知识体系。

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[[Category:C++]]
[[Category:C++ 控制流]]