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C语言探索之旅 | 第一部分第九课：循环语句

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C 面试

作者谢恩铭，慕课网精英讲师 Oscar老师。
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内容简介

前言
循环是什么
while 循环
do…while 循环
for 循环
总结
第一部分第十课预告

1. 前言

上一课是 C语言探索之旅 | 第一部分第八课：条件表达式。

下一课我们就要一起编写第一个 C语言的小程序啦，激动吗？那就快点把今天这课学完吧。

循环，是什么呢？

简单地说：循环使你能够重复执行同样的指令。

放轻松，这一课的内容相对比较简单，不像之前的【变量】和【条件表达式】那么难以消化，所以好好享受这一课吧。因为第二部分就要开始难起来咯！

2. 循环是什么

循环是一种结构，使指令可以被执行多次。

与条件语句/条件表达式类似，循环语句也有几种形式。但是至终，目的仍然是一样的：多次执行同样的指令。

我们一起来看看 C语言中常用的三种循环：

while 循环
do…while 循环
for 循环

这三种循环的基本原理都是一样的，如下图所示：

上图中，依次进行的是：

电脑从上到下执行各条指令，像往常一样。
执行完最后一条命令，重新回到第一条命令，从上往下开始执行。
如此周而复始。

上图中存在的问题是：如果我们不停止循环，那么电脑是有能力一直执行下去的（“我一路向北，离开有你的季节，方向盘周围，回转着我的后悔” – 歌词来自周杰伦的歌曲《一路向北》）。

是的，我们的电脑兄不像有些人，它是从来不抱怨的，叫它干什么就干什么，这也是我们喜欢它的原因。

永不停止的循环有一个术语叫“死循环”，陷入死循环的电脑很容易卡机，这也是程序员经常抱怨的问题之一。

怎么能够让循环停下来呢？

聪明的读者已经想到了：条件表达式。

对了，上一课我们学了条件表达式，现在到它派用场的时候了。

事实上，我们创建循环语句的时候，总会给它一个条件，这个条件指明：在条件为真时，才继续执行循环，否则停止。

下面我们就来看看第一种循环：while 循环。

3. while 循环

while 循环的结构是这样的：

while (/* 条件 */)
{
    // 重复执行的指令
}

不难理解吧，while 在英语中是“当…时”，即是说：

当括号里的“条件”为真时，执行大括号里的指令，一旦条件变为假，不执行指令，while 循环结束。

用一个小程序来看一下吧，这个程序中，我们要让用户输入数字 27，只有当用户输入的是 27 时，程序才会停止，否则会一直让用户输入数字（是的，我很任性）：

#include <stdio.h>

int main(int agrc, char *argv[]) {
    int number = 0;

    while (number != 27) {
        printf("请输入 27 ! ");
        scanf("%d", &number);
    }

    return 0;
}

运行程序，会如下显示：

请输入 27 ! 10
请输入 27 ! 17
请输入 27 ! 30
请输入 27 ! 27

接下来，我们用 while 循环来做一点更有意思的事情：让循环执行一定次数。

int counter = 0;

while (counter < 10) {
    printf("你好 !\n");
    counter++;
}

它会显示 10 次“你好!”，如下：

你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!

逻辑到底是怎么样的呢？

counter 初始值为 0 。
我们的 while 循环的循环条件是 counter < 10，也就是说，只有在 counter 变量的值小于 10 的时候，才会执行循环体（大括号里）的指令：打印“你好!”。
因为初始 counter 是 0，循环条件为真，所以执行 printf，显示“你好!” 。
在循环体中，我们将 counter 的值加 1 。
第二次判断条件的时候，counter 的值已经是 1 了，但还是满足 counter < 10 这个条件，因此再次显示“你好!”。
如此这般，一直到 counter 的值变为 10，不满足 counter < 10 这个条件了，while 循环才结束，所以一共打印了十个“你好!”。

为了加深理解，我们再来写一个小程序，这次我们让 while 循环每次输出变量的值：

int counter = 0;

while (counter < 10) {
    printf("变量的值是 %d\n", counter);
    counter++;
}

执行程序，显示如下：

变量的值是 0
变量的值是 1
变量的值是 2
变量的值是 3
变量的值是 4
变量的值是 5
变量的值是 6
变量的值是 7
变量的值是 8
变量的值是 9

这下是否理解得更透彻了？

4. do…while 循环

do 表示“做”。

这种类型和 while 循环非常类似，不过比较少用到。

与 while 循环唯一的不同点就是循环条件的位置，while 循环中循环条件是在一开始，而 do…while 循环中是在最后：

int counter = 0;
do {
    printf("你好 !\n");
    counter++;
} while (counter < 10);

这样的不同改变了什么呢？

很简单，while 循环可能会一次也不执行循环体（大括号里）的指令，假如条件一开始就不满足。
而 do…while 循环是先执行循环体的指令，再做条件判断，所以 do…while 的指令至少会被执行一次。

如果我们将 do…while 循环中的变量 counter 初始化为 40，那么 do…while 会显示一次“你好!”，对于 while 循环，如果 counter 初始为 40，那么一次也不会显示“你好!”

5. for 循环

for 表示“对，对于”。

理论上，for 循环可以实现我们想要的任何类型循环。

之前已经说过，for 循环就是另一种形式的循环而已。

之前 while 循环的例子：

int counter = 0;
while (counter < 10) {
    printf("你好 !\n");
    counter++;
}

以上的代码，我们可以写一个 for 循环的版本，它们做的是同样的事情：

int counter;

for (counter = 0 ; counter < 10 ; counter++) {
    printf("你好 !\n");
}

这两个循环都会显示十次“你好!”。

for 循环和 while 循环有什么区别呢？

for 循环的例子中，counter 变量并没有在声明的时候初始化。
在 for 后面的括号中，有更多的东西（下面我们会详述）。
在循环体（大括号里的内容）中，没有 counter++ 这个指令。

我们最感兴趣的是 for 后面的括号中的内容，因为那也是 for 循环吸引人的地方。

可以看到括号中有三条指令，用分号（;）分隔：

第一条指令用于初始化：在我们的情况，我们将 counter 的值初始化为 0。
第二条指令用于规定条件：和 while 循环一样，这个条件用于判断循环是否继续执行。当这个条件为真时，for 循环才会继续。
第三条指令用于做自增：这条指令是在循环体中的指令执行完后才执行的，用于更新变量的值；大多数情况下我们是做自增，当然我们也可以做自减（counter--）或者增加/减少任意值（counter -= 2） (关于自增和自减，请回顾运算符那一课)。

因此，for 循环的逻辑是这样的：