C语言探索之旅 | 第一部分第九课：循环语句

作者 谢恩铭，公众号「程序员联盟」（微信号：coderhub）。
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《C语言探索之旅》全系列

内容简介

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1. 前言
2. 循环是什么
3. while 循环
4. do...while 循环
5. for 循环
6. 总结
7. 第一部分第十课预告

1. 前言

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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

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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：

1. 电脑从上到下执行各条指令，像往常一样。
2. 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。
3. 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

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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 

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？

1. counter 初始值为 0 。

2. 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!”。

3. 因为初始 counter 是 0，循环条件为真，所以执行 printf，显示“你好!” 。

4. 在循环体中，我们将 counter 的值加 1 。

5. 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!”。

6. 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

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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

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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：

1. 括号里的第一句指令用于初始化变量，只会执行一次，之后不再执行。

2. 对括号里的第二句指令做判断，如果条件为真，则执行循环体（大括号里）的指令；如果为假，则不执行循环体，for 循环结束。

3. 执行完循环体里的指令，接着执行括号里的第三句指令，用于更新变量的值。

4. 再次对括号里的第二句指令做判断，如果条件为真，则执行循环体（大括号里）的指令；如果为假，则不执行循环体，for 循环结束。

5. 如此周而复始。注意，括号里的第一句指令只会执行一次，之后就用不上了。

简单说来，for 循环浓缩了很多内容在 for 后面的括号里。

一定要熟练掌握 for 循环，因为会很常用。

6. 总结

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1. 循环能够使我们的程序重复执行一系列指令。

2. 有好几种循环：while，do...while，for 。依场景不同，选择某个循环会更适合。

3. for 循环可能是使用最频繁的循环语句了，在里面我们经常会做变量的增减。

7. 第一部分第十课预告

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今天的课就到这里，一起加油吧！

下一课：C语言探索之旅 | 第一部分第十课：第一个C语言小游戏

下一课我们将编写第一个 C语言小游戏！

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我是 谢恩铭，公众号「程序员联盟」（微信号：coderhub）运营者，慕课网精英讲师 Oscar 老师，终生学习者。
热爱生活，喜欢游泳，略懂烹饪。
人生格言：「向着标杆直跑」