【C++】零基础入门 · 第 4 节：循环结构（while、for、do-while）

上一节我们学习了条件判断，这一节来学习循环结构。循环让程序能够重复执行某段代码，直到满足特定条件为止。C++ 提供了三种循环语句：while、for 和 do-while。

1. while 循环：先判断后执行

while 循环在每次执行前先检查条件，如果条件为 true 就执行循环体，否则退出循环。

1.1 基本语法

cpp 复制代码

while (条件) {
    // 循环体：条件为 true 时重复执行
}

1.2 实例：打印 1 到 5

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 5) {
        cout << i << " ";
        i++;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

输出结果：1 2 3 4 5

这里 i++ 是 i = i + 1 的简写，每次循环让 i 增加 1。如果没有这行，i 永远是 1，条件 i <= 5 永远成立，就会变成死循环。

1.3 实例：计算 1 到 100 的和

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int sum = 0;
    int i = 1;
    while (i <= 100) {
        sum += i;  // 等价于 sum = sum + i
        i++;
    }
    cout << "1 到 100 的和为：" << sum << endl;
    return 0;
}

输出结果：1 到 100 的和为：5050

2. for 循环：计数循环的首选

for 循环把初始化、条件判断、更新三个部分写在一行，结构更紧凑，特别适合已知循环次数的场景。

2.1 基本语法

cpp 复制代码

for (初始化; 条件; 更新) {
    // 循环体
}

执行顺序：初始化 → 判断条件 → 执行循环体 → 更新 → 判断条件 → ......

2.2 实例：打印 1 到 5

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

这段代码和上面 while 的例子效果完全一样，但写法更简洁。for 循环把变量初始化、循环条件、变量更新都集中在一行，逻辑一目了然。

2.3 实例：计算阶乘

计算 5 的阶乘（5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1）：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n = 5;
    int factorial = 1;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        factorial *= i;  // 等价于 factorial = factorial * i
    }
    cout << n << "! = " << factorial << endl;
    return 0;
}

输出结果：5! = 120

2.4 for 循环的变体

for 循环的三个部分都可以省略（但分号不能省）：

cpp 复制代码

// 省略初始化（在循环外初始化）
int i = 0;
for (; i < 5; i++) { ... }

// 省略更新（在循环体内更新）
for (int i = 0; i < 5; ) {
    cout << i << endl;
    i++;
}

// 无限循环（不推荐，除非配合 break 使用）
for (;;) {
    // 无限循环
}

3. do-while 循环：先执行后判断

do-while 循环先执行一次循环体，再判断条件。也就是说，无论条件是否成立，循环体至少会执行一次。

3.1 基本语法

cpp 复制代码

do {
    // 循环体：至少执行一次
} while (条件);  // 注意这里有分号

3.2 实例：简单的猜数字游戏

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    srand(time(0));  // 用当前时间作为随机数种子
    int target = rand() % 100 + 1;  // 生成 1-100 的随机数
    int guess;

    do {
        cout << "猜一个 1-100 的数字：";
        cin >> guess;
        if (guess > target) {
            cout << "大了！" << endl;
        } else if (guess < target) {
            cout << "小了！" << endl;
        }
    } while (guess != target);

    cout << "恭喜你猜对了！" << endl;
    return 0;
}

这个例子中，玩家至少要猜一次才能知道结果，所以用 do-while 比 while 更合适。

4. 循环控制：break 和 continue

4.1 break：立即跳出循环

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i == 6) {
            break;  // 当 i 等于 6 时跳出循环
        }
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

输出结果：1 2 3 4 5

4.2 continue：跳过本次循环

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue;  // 跳过偶数
        }
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

输出结果：1 3 5 7 9

5. 嵌套循环

循环可以嵌套使用，外层循环每执行一次，内层循环就完整执行一遍。

5.1 实例：打印九九乘法表

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            cout << j << " × " << i << " = " << i * j << "\t";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

这段代码会输出完整的九九乘法表。\t 是制表符，用来对齐输出。

6. 三种循环怎么选

简单原则：

已知循环次数 → 用 for
不知道循环次数，但知道结束条件 → 用 while
循环体至少执行一次 → 用 do-while

实际开发中 for 用得最多，while 次之，do-while 较少使用。

7. 常见错误

7.1 死循环

忘记更新循环变量会导致死循环：

cpp 复制代码

// 错误：i 永远是 1
int i = 1;
while (i <= 5) {
    cout << i << endl;
    // 忘记 i++
}

7.2 循环变量作用域

在 for 循环初始化中声明的变量，只在循环内部有效：

cpp 复制代码

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    // i 在这里有效
}
// cout << i;  // 错误：i 未定义

8. 小结

这一节我们学习了三种循环结构：while 适合条件循环，for 适合计数循环，do-while 适合至少执行一次的场景。重点掌握 for 循环的写法和 break、continue 的用法。下一节我们将学习函数，让代码更加模块化。