Читать онлайн «Язык программирования C++. Пятое издание». Страница 6

В этой программе использован следующий оператор while:

// продолжать выполнение цикла, пока значение val

// не превысит 10

while (val <= 10) {

 sum += val; // присвоить sum сумму val и sum

 ++val;      // добавить 1 к val

}

Для сравнения текущего значения переменной val и числа 10 условие цикла использует оператор меньше или равно (оператор <=). Пока значение переменной val меньше или равно 10, условие истинно и тело цикла while выполняется. В данном случае телом цикла while является блок, содержащий два оператора.

{

 sum += val; // присвоить sum сумму val и sum

 ++val;      // добавить 1 к val

}

Блок (block) — это последовательность из любого количества операторов, заключенных в фигурные скобки. Блок является оператором и может использоваться везде, где допустим один оператор. Первым в блоке является составной оператор присвоения (compound assignment operator), или оператор присвоения с суммой (оператор +=). Этот оператор добавляет свой правый операнд к левому операнду. Это эквивалентно двум операторам: суммы и присвоения.

sum = sum + val; // присвоить sum сумму val и sum

Таким образом, первый оператор в блоке добавляет значение переменной val к текущему значению переменной sum и сохраняет результат в той же переменной sum.

Следующее выражение использует префиксный оператор инкремента (prefix increment operator) (оператор ++), который осуществляет приращение:

++val; // добавить 1 к val

Оператор инкремента добавляет единицу к своему операнду. Запись ++val эквивалентна выражению val = val + 1.

После выполнения тела цикл while снова проверяет условие. Если после нового увеличения значение переменной val все еще меньше или равно 10, тело цикла while выполняется снова. Проверка условия и выполнение тела цикла продолжится до тех пор, пока значение переменной val остается меньше или равно 10.

Как только значение переменной val станет больше 10, происходит выход из цикла while и управление переходит к оператору, следующему за ним. В данном случае это оператор, отображающий результат на экране, за которым следует оператор return, завершающий функцию main() и саму программу.

Упражнение 1.9. Напишите программу, которая использует цикл while для суммирования чисел от 50 до 100.

Упражнение 1.10. Кроме оператора ++, который добавляет 1 к своему операнду, существует оператор декремента (--), который вычитает 1. Используйте оператор декремента, чтобы написать цикл while, выводящий на экран числа от десяти до нуля.

Упражнение 1.11. Напишите программу, которая запрашивает у пользователя два целых числа, а затем отображает каждое число в диапазоне, определенном этими двумя числами.

В рассмотренном ранее цикле while для управления количеством итераций использовалась переменная val. Мы проверяли ее значение в условии, а затем в теле цикла while увеличивали его.

Такая схема, подразумевающая использование переменной в условии и ее инкремент в теле столь популярна, что было разработано второе средство управления — оператор for, существенно сокращающий подобный код. Используя оператор for, можно было бы переписать код программы, суммирующей числа от 1 до 10, следующим образом:

#include <iostream>

int main() {

 int sum = 0;

 // сложить числа от 1 до 10 включительно

 for (int val = 1; val <= 10; ++val)

  sum += val; // эквивалентно sum = sum + val

 std::cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is "

           << sum << std::endl;

 return 0;

}

Как и прежде, определяем и инициализируем переменную sum нулевым значением. В этой версии мы определяем переменную val как часть самого оператора for.

for (int val = 1; val <= 10; ++val)

 sum += val;

У каждого оператора for есть две части: заголовок и тело. Заголовок контролирует количество раз выполнения тела. Сам заголовок состоит из трех частей: оператора инициализации, условия и выражения. В данном случае оператор инициализации определяет, что объекту val типа int присвоено исходное значение 1:

int val = 1;

Переменная val существует только в цикле for; ее невозможно использовать после завершения цикла. Оператор инициализации выполняется только однажды перед запуском цикла for.

Условие сравнивает текущее значение переменной val со значением 10:

val <= 10

Условие проверяется при каждом цикле. Пока значение переменной val меньше или равно 10, выполняется тело цикла for.

Выражение выполняется после тела цикла for. В данном случае выражение использует префиксный оператор инкремента, который добавляет 1 к значению переменной val:

++val

После выполнения выражения оператор for повторно проверяет условие. Если новое значение переменной val все еще меньше или равно 10, то тело цикла for выполняется снова. После выполнения тела значение переменной val увеличивается снова. Цикл продолжается до нарушения условия.

В рассматриваемом цикле for тело осуществляет суммирование.

sum += val; // эквивалентно sum = sum + val

В итоге оператор for выполняется так.

1. Создается переменная val и инициализируется значением 1.

2. Проверяется значение переменной val (меньше или равно 10). Если условие истинно, выполняется тело цикла for, в противном случае цикл завершается и управление переходит к оператору, следующему за ним.

3. Приращение значения переменной val.

4. Пока условие истинно, повторяются действия, начиная с пункта 2.

Упражнение 1.12. Что делает следующий цикл for? Каково финальное значение переменной sum?

int sum = 0;

for (int i = -100; i <= 100; ++i)

 sum += i;

Упражнение 1.13. Перепишите упражнения раздела 1.4.1, используя циклы for.

Упражнение 1.14. Сравните циклы с использованием операторов for и while в двух предыдущих упражнениях. Каковы преимущества и недостатки каждого из них в разных случаях?

Упражнение 1.15. Напишите программы, которые содержат наиболее распространенные ошибки, обсуждаемые во врезке «Ввод конца файла с клавиатуры». Ознакомьтесь с сообщениями, выдаваемыми компилятором.

В приведенных выше разделах мы писали программы, которые суммировали числа от 1 до 10. Логическое усовершенствование этой программы подразумевало бы запрос суммируемых чисел у пользователя. В таком случае мы не будем знать, сколько чисел суммировать. Поэтому продолжим читать числа, пока будет что читать.

#include <iostream>

int main() {

 int sum = 0, value = 0;

 // читать данные до конца файла, вычислить сумму всех значений

 while (std::cin >> value)

  sum += value; // эквивалентно sum = sum + val

 std::cout << "Sum is: " << sum << std::endl;

 return 0;

}

Если ввести значения 3 4 5 6, то будет получен результат Sum is: 18.

Первая строка функции main() определяет две переменные типа int по имени sum и value, инициализируемые значением 0. Переменная value применяется для хранения чисел, вводимых в условии цикла while.

while (std::cin >> value)

Условием продолжения цикла while является выражение

std::cin >> value

Это выражение читает следующее число со стандартного устройства ввода и сохраняет его в переменной value. Как упоминалось в разделе 1.2, оператор ввода возвращает свой левый операнд. Таким образом, в условии фактически проверяется объект std::cin.

Когда объект типа istream используется при проверке условия, результат зависит от состояния потока. Если поток допустим, т.е. не столкнулся с ошибкой и ввод следующего значения еще возможен, это условие считается истинным. Объект типа istream переходит в недопустимое состояние по достижении конца файла (end-of-file) или при вводе недопустимых данных, например строки вместо числа. Недопустимое состояние объекта типа istream в условии свидетельствует о том, что оно ложно.