C++初探 5-2（while循环 do while循环 输入 二维数组）
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注
while循环
for 与 while
编写延时循环
do while循环
基于范围的for循环（C++11）
循环和文本输入
使用原始的cin进行输入
使用cin.get(char)进行补救
使用不同的cin.get( )
文件尾条件
另一个cin.get( )版本
嵌套循环和二维数组
初始化二维数组
使用二维数组
注
本笔记参考：《C++ PRIMER PLUS（第6版）》
while循环
可以把while循环看作没有初始化和更新部分的for循环，即while循环只存在测试条件和循环体：
和for循环一样，① 当while循环的测试表达式值为true时，执行循环体中的语句。② 执行完毕后，返回测试表达式重新进行评估，直到测试条件为false。
使用例：遍历字符串，显示其中的字符及其ASCII码。
#include
const int ArSize = 20;
int main()
{
using namespace std;
char name[ArSize];
cout << "请输入一个单词（英文）：";
cin >> name;
cout << "这个单词拥有的字符及其ASCII码是：\n";
int i = 0;
while (name[i] != 0)
{
cout << name[i] << ": " << int(name[i]) << endl;
i++;
}
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
在上述程序的while循环的最后，存在 i++; 这样的语句，while循环需要通过类似于这种语句去更新测试表达式的结果，否则可能会进入死循环。
当然，上述while行可以改成这样：
while (name[i])此时，测试表达式有两个可能值：
- 若name[i]是常规字符，其值应该为 true 或者 一个非零值（对应字符的编码）；
- 若name[i]是空值字符，其值应该为 false 或者 0 。
另外，在上述程序中，为了打印字符的ASCII码，使用了强制类型转换，否则cout将会把name[i]解释为字符编码。
string对象并没有使用空字符标记字符串末尾，如果使用string对象，就要对应改变上述程序。
for 与 while
在本质上，for循环和while循环是相同的。例如：
- 下方的for循环：
for (int i = 0; i < 10; i++) { cout << i << endl; }可改成对应的while循环：
int i = 0; while (i < 10) { cout << i << endl; i++; } - 或者将while循环：
while (j > 0) { i += j; j--; }改写为对应的for循环：
for ( ; j > 0; ) { i += j; j--; }
对于for循环而言，其需要的3个表达式均可以是空表达式，只有分号是必须要有的。不过如果测试表达式为空，那么这个for循环将会是一个死循环，类似于：
int i = 0;
for (; ;)
cout << i++ << endl;
因此，在设计循环时，需要知道3个条件：
- 循环终止的条件；
- 首次测试前的初始化条件；
- 在条件被再次测试之前的更新条件。
for循环在结构上明确指出了这3个条件。而在无法预知循环的执行次数时，程序员会使用while循环。
在书写循环时，可能会出现这种情况：
i = 0; while (name[i] != '\0'); //存在问题：多写了一个分号 { cout << name[i] << endl; i++; }上述代码在while行中多插入了一个分号，因为分号结束语句，因此分号将会结束while循环（即上述循环的循环体为空语句）。所以，上述循环不执行任何操作，成为了一个死循环。
编写延时循环
在一种用于个人计算机的早期技术中，会通过while循环的使用来进行延时操作：
int main()
{
long wait = 0;
while (wait < 1000000)
wait++;
return 0;
}但这种延时方式受到计算机处理器的限制，在不同的计算机上可能需要不同的计数限制。另外，现在计算机的计算速度已经很快了，通过这种方式进行延时操作并不合适。
而现在，ANSI C和C++库提供了一个函数，clock( ) ，它能够返回出现开始执行后所用的系统时间。但依旧存在一些问题：
- clock( )返回的时间，单位不一定是 秒 ；
- clock( )的返回类型并不一致，可能是long，也可能是unsigned long等等。
为此，需要使用头文件
另一方面，
例子：
#include
#include
int main()
{
using namespace std;
cout << "请输入需要延迟的时间（单位是秒）：";
float secs;
cin >> secs;
clock_t delay = secs * CLOCKS_PER_SEC;
cout << "开始计时\a\n";
clock_t start = clock();
while (clock() - start < delay);
cout << "完成\a\n";
return 0;
} 程序执行的结果：
上述程序选择了以系统时间为单位（不以秒为单位）进行延迟时间的计算，省去了在每轮循环中将系统时间转换成秒的操作。
在之前提到过，clock_t 是一个系统别名，而C++创建别名的方式有两种：
- 使用预处理器，例如：
#define BYTE char预处理器将使用char类型替换程序中出现的所有BYTE，这就使BYTE成为了char的别名；
-
使用关键字typedef创建别名，例如：
typedef char byte; //将 byte 作为char的别名通用格式：
如果要让 byte_pointer 成为char指针的别名，可以这样做：
typedef char* byte_pointer;
尽管上述两种方法都可以用来创建别名，但是在使用 #define 声明一系列变量时应该注意：
#define FLOAT_POINTER float* FLOAT_POINTER pa, pb;上述代码在预处理器的转换后，会变成这样：
float* pa, pb; //此时，pa是一个浮点型指针，pb是一个浮点型变量不过typedef不会有这样的问题，它能够处理更复杂的类型别名。但注意，typedef不会创建新的类型，它只是为已有的类型创建一个新的名称。
do while循环
do while循环不同于之前的两种循环，它是出口条件循环：先执行循环体，再进入测试表达式。因此，do while循环至少会执行一次。其句式为：
do while循环的程序流程：
因为出口条件循环本身的结构， 有时候适合入口条件循环的场合并不一定适合do while循环，但在一些情况下，do while循环要更为合理。例如：请求用户输入，程序要先获得输入，再进行测试。
使用例：
#include
int main()
{
using namespace std;
int n;
cout << "请输入一个数字（范围是1-10）\n";
do
{
cin >> n; //先执行语句
} while (n != 7); //再进行测试
cout << "与系统数字匹配成功。\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
另一方面，存在如下的循环：
int I = 0; for (;;) { I++; //内部执行的一些操作 if (30 >= I) break; }或者
int I = 0; for (;; I++) { if (30 >= I) break; //内部执行的一些操作 }上述代码可读性差，也并非编写循环的通用模型。但第一个例子使用 do while循环 会使得代码表达更加清晰：
//对应之前的第一个例子 int I = 0; do { I++; //进行一些操作 } while (30 > I);类似地，第二个例子使用 while循环 会更易理解：
int I = 0; while (I < 30) { //进行一些操作 I++; }
基于范围的for循环（C++11）
C++11新增了一种循环：基于范围的for循环。这简化了对于数组（或容器类，包括vector和array）的每个元素执行相同的操作，例如：
#include
int main()
{
using namespace std;
double prices[5] = { 4.99, 10.99, 6.87, 7.99, 8.49 };
for (double x : prices)
cout << x << endl;
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
先看语句：
for (double x : prices)在这条语句中，x 最初表示数组prices的第一个元素。此后，随着循环进行，x 依次表示了数组中的每个元素。
类似地，可以通过上述方式进行数组元素的修改：
for (double& x : prices) //& 表示引用变量
x = x * 0.80;还可以将这种语法与初始化列表结合起来：
for (int x : {3, 5, 2, 8, 6})
cout << x << " ";
cout << "\n";打印结果：
循环和文本输入
通过循环，能够完成一类常见、重要的工作：逐字符地读取来自文件或键盘的文本。在C++中，因为cin对象支持三种不同模式的单字符输入，其用户接口各不相同，所以需要分开讨论。
使用原始的cin进行输入
为了明确读取文本的循环停止的条件，有时，会选择某个特殊字符（哨兵字符），将其作为停止标记。譬如，下方的例子规定：在遇到 #字符 时停止读取输入。
例子
#include
int main()
{
using namespace std;
char ch;
int count = 0;
cout << "请输入字符（输入 # 时，结束文本读取）：\n";
cin >> ch; //读取第一个字符（初始化）
cout << "\n读取到的字符是：\n";
while (ch != '#') //（测试）
{
cout << ch; //打印读取的字符
++count; //进行读取字符的计数
cin >> ch; //读取下一个字符（更新）
}
cout << "\n\n读取了 " << count << " 个字符。\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
该循环在循环开始前就读取了第一个字符，这是为了让循环能够测试第一个字符（第一个字符也可能是'#'）。
可以发现，程序在输出时忽略了空格（seeyouagain），这是因为 cin 在读取char值（或者其他基本类型）时，将自动省略空格和换行符。因此上述程序中，空格也没有被包含在计数（count）内。
另外，发送给cin的输入会先进入缓冲区，当用户输入回车键时，再统一发送给程序。这也解释了为什么在运行程序时，可以在 # 后面输入字符（因为程序在遇到 # 时就结束了对输入的处理）。
使用cin.get(char)进行补救
之前提到，通过原始的cin进行输入会忽略空格和换行符。而在cin所属的istream类中，包含了一个能够读入每个字符（包括空格、制表符和换行符）的成员函数cin.get( )。
例子：
#include
int main()
{
using namespace std;
char ch;
int count = 0;
cout << "请输入字符（输入 # 时，结束文本读取）：\n";
//cin >> ch;
cin.get(ch);
cout << "\n读取到的字符是：\n";
while (ch != '#')
{
cout << ch;
++count;
cin.get(ch);
}
cout << "\n\n读取了 " << count << " 个字符。\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
这次程序打印了每个字符，并对它们进行了计数，包括空格。cin.get( )同样存在一个缓冲区，这意味着输入的字符个数可能并最终打印的要多。
解释 cin.get(ch);
如果用C语言的理解进行解释：该语句将 字符变量ch 传递给了 函数cin.get( )。这很明显是无效的，因为该函数的目的是修改变量ch的值，这需要的应该是ch的地址（即&ch）。
但程序执行的结果已经告诉我们，上述代码是正确的。这是为什么？
这是因为成员函数cin.get(ch)的参数声明是一个引用类型（引用类型是C++新增的一种类型）：
使用不同的cin.get( )
回顾曾经提到过的例子：
#include
#define ArSize 20
int main()
{
using namespace std;
char name[ArSize];
cout << "请输入名字：";
cin.get(name, ArSize).get();
cout << "输出：" << name << "\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
其中，存在着这条语句：
cin.get(name, ArSize).get();这条语句可以被看作是两个连续的函数调用：
cin.get(name, ArSize);
cin.get();这里出现了cin.get( )的两个版本：
- 一个版本接受两个参数：① 数组名（（char*类型的）字符串的地址），② ArSize（int类型的整数）；
- 另一个版本是不接受任何参数的cin.get( )。
而在之前的例子中，还存在一个 cin.get( ) ：
-
char ch; cin.get(ch);该版本下的 cin.get( ) 接受一个char类型的参数。
这很明显区别于C语言的函数定义，而C++之所以可以这样做，是因为该语言支持被称为函数重载的OOP特性。函数重载允许创建多个同名函数，条件是它们的参数列表不同，例如：
如果输入的参数不同，编译器将会从上述各种版本的cin.get( )中选出适合当前参数的。
暂时总结：函数重载允许对多个相关的函数使用相同的名称，这些函数以不同的方式或针对不同的类型执行相同的基本任务。
为区分不同的函数版本，在引用这类函数时提供参数列表。
文件尾条件
在之前进行字符串输入的例子中，为了检测字符串输入完毕，需要在字符串末尾添加'#'，但这明显没有考虑'#'可能是合法输入的组成部分，其他符号亦然。
如果输入来自文件，替代上述提到的特殊字符，可以使用一种技术 —— 检测文件尾（EOF - End of File）。这需要C++输入工具和操作系统协同工作。
首先了解两个概念：
- 重定向操作符（ < ）：很多操作系统支持重定向，即允许文件替换键盘输入，例如：
excute < word其中 excute.exe 是可执行文件，word 是文本文件。通过这种方式，程序将从word文件（而不是键盘）获取输入。
-
允许通过键盘输入模拟文件尾条件：
-
Unix中，需要在行首按下 Ctrl + D 来实现；
-
Windows命令提示符中，可在任意为止按下 Ctrl + Z + Enter 实现。
-
键盘输入的EOF概念是命令行环境遗留下来的。总之，很多PC环境都将 Ctrl + Z 视为模拟的EOF（不过有些系统不支持这种模拟的EOF，或者支持并不完善）。
例子：
#include
int main()
{
using namespace std;
char ch;
int count = 0;
cin.get(ch); //尝试进行第一个字符的读取
while (cin.fail() == false) //进行检测
{
cout << ch;
++count;
cin.get(ch);
}
cout << "\n读取了 " << count << " 个字符。\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
在检测到EOF之后，cin将会把成员常量 eofbit 和 failbit 都设置为1。此时可以通过成员函数eof( )或者fail( )进行检测，如果检测到EOF，函数会返回 true ，否则返回 false 。
（ps：fail( )和eof( )读取的都是最近的结果，它们是事后报告。）
通过重定向，可以用该程序显示文本文件及其包含的字符数，下面是Ubantu系统上的运行结果（其中test是可执行文件，word是文本文件）：
1. EOF结束输入
正如之前提到的，cin在检测到EOF时，会在cin对象中设置一个指示EOF条件的标记。设置完毕后，cin将不再读取。但这仅针对文件输入。对于键盘输入，是有可能因为cin.clear( )清除了EOF标记，导致输入继续进行。
目前可知的：在一些系统里，Ctrl + Z 将结束输入和输出，但cin.clear( )将无法回复输入和输出。
2. 常见的字符输入做法
在程序的循环测试条件部分出现了这样的语句：
while (cin.fail() == false)之前提到过的，成员函数fail( )是有返回值的，通过将这种返回值和运算符结合起来，可以得到一种更简便的测试表达式（!运算符可以转换true和false）：
while (!cin.fail())------
或者，因为istream类提供了一个可以将istream对象（如cin）转换为bool值的函数：当cin出现在需要bool值的位置时，该函数将被调用（在读取到EOF时，因为读取失败，将会得到的bool值是false）：
while (cin) //当成功读取输入时，执行循环。因为通过这种方式执行的while循环可以检测更多的失败原因，如磁盘故障，所以这种写法会更加通用。
------
在之前的程序中，出现的输入语句是cin.get( )，该函数的返回值就是cin。因此，可以这样简化程序：
while (cin.get(ch))
{
//内部语句
}这种方式使得程序在这个运行过程中只对函数cin.get(char)进行了一次调用，并且，这条语句同时凑齐了循环的三个条件，即初始化、确定结束（检测）条件和更新条件。
另一个cin.get( )版本
还存在一种类似于 C语言的getchar( ) 的cin.get( )版本。在不接受任何参数时，cin.get( )将会返回输入中的下一个字符，例如：
ch = cin.get();这种版本的cin.get( )的工作方式是将字符编码作为int值返回（与其他版本存在区别：cin.get(ch)返回的是一个对象，而不是读取的字符）。类似地，存在cout.put( )函数，该函数可以进行字符的显示，工作方式类似于C语言的putchar( )：
cout.put(ch);最初，C++标准要求put( )成员只有一个原型，即put(char)，该函数可以接受int参数。但有些C++实现提供了3个原型：put(char)、put(signed char)和put(unsigned char)，此时给put( )传递一个int类型参数将导致错误，为此需要使用显式强制类型转换。
尽管提到了多种的cin版本，但此时还有一个问题没有得到解决，那就是如何判定EOF？（EOF不表示输入中的字符，而是表示没有字符）
为此，头文件iostream中定义了一个用符号常量EOF表示的特殊值，这个值必须不同于任何有效的字符值。通常，EOF被定义为 -1 ：
之前提到的例子的核心：
char ch;
cin.get(ch);
while (cin.fail() == false)
{
cout << ch;
++count;
cin.get(ch);
}可以被替换成下方的代码：
int ch; //ch变为 int类型 的变量
ch = cin.get(); //使用了另一个版本的cin.get()
while (ch != EOF) //EOF测试替代了原本的cin.fail()检测
{
cout.put(ch); //在一些实现中可用 cout.put(char(ch)) 替代
++count;
ch = cin.get();
}需要注意，EOF表示的不是有效的字符编码，在某些系统中可能与char类型不兼容。此时需要使用int类型的变量接收cin.get( )（无参版本）的返回值，并在输出时进行强制类型转换。
使用cin.get( )方法的例子：
#include
int main()
{
using namespace std;
int ch;
int count = 0;
while ((ch = cin.get()) != EOF)
{
cout.put(char(ch));
++count;
}
cout << "\n读取了 " << count << " 个字符。\n";
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
先观察循环条件：
while ((ch = cin.get()) != EOF)子表达式 ch = cin.get( ) 两端的括号改变了程序的运算顺序，因此，该表达式的执行顺序应为：
- 调用函数cin.get( )；
- 对 ch 进行赋值；
- 因为赋值表达式的值为左操作数的值，因此整个子表达式的值为 ch 的值；
- 将子表达式（ch）的值与EOF进行比较。
如果上述表达式中省略了子表达式的括号：
while (ch = cin.get() != EOF)因为 !=运算符 的优先级高于 =运算符 ，所以程序将会优先执行 cin.get() != EOF ，并将得到的bool值赋给 ch ，这就偏离了程序本意。
而如果使用 cin.get(ch) 进行输入操作就不会存在上述问题。因为当 cin.get(char) 到达EOF时，该函数不会将任何值赋给ch（即ch不会被用于存储非char值）。
| 属性 | cin.get(ch) | ch = cin.get( ) |
| 传递 输入字符 的方式 | 赋给参数ch | 将 函数返回值 赋给ch |
| 函数的返回值 （用于字符输入） |
istream对象 （执行向bool值的转换后，得到 true） |
int类型的字符编码 |
| 函数的返回值 （到达EOF时） |
istream对象 （执行向bool值的转换后，得到 false） |
EOF |
如果使用的是带有字符参数的版本，那么在进行字符拼接时将会更方便：
cin.get(ch_1).get(ch_2);这条语句将输入中的下一个字符赋给 ch_1 ，并将接着的下一个字符赋给 ch_2 。之所以可以这样处理，是因为 cin.get(ch_1) 返回的是一个cin对象，可以使用整个对象再次进行get( )的调用。
嵌套循环和二维数组
如果把一维数组看作一行数据，那么二维数组就是一个表格（既有数据行，也有数据列）。
尽管C++没有提供二维数组类型，但用户可以创建这样一个数组，让数组的元素本身就是数组。例如：
int maxtemps[4][5];上述声明说明：
- maxtemps是一个包含了 4个元素 的数组；
- 每个元素都是包含了 5个int类型元素 的数组。
其中：
- maxtemps[0]即是maxtemps数组的第一个元素，本身也是由5个int类型元素组成的元素；
- maxtemps[0][0]是maxtemps[0]数组的第一个元素，本身是int类型。
因此，可以将二维数组看作一个表格，第一个下标表示行，第二个下标表示列：
打印二维数组maxtemps的所有内容：
for (int row = 0; row < 4; row++)
{
for (int col = 0; col < 5; ++col)
cout << maxtemps[row][col] << "\t";
cout << endl;
}初始化二维数组
参照一维数组的初始化方式（提供一个值列表），二维数组的初始化可以看作是一系列的一维数组的初始化：
int maxtemps[4][5] =
{
{1, 2, 3, 4, 5}, //初始化数组maxtemps[0]
{6, 7, 8, 9, 10}, //初始化数组maxtemps[1]
{11, 12, 13, 14, 15}, //初始化数组maxtemps[2]
{16, 17, 18, 19, 20} //初始化数组maxtemps[3]
};使用二维数组
例子：
#include
const int Cities = 5;
const int Years = 4;
int main()
{
using namespace std;
const char* cities[Cities] =
{
"厦门",
"浙江",
"昆明",
"上海",
"吉林"
};
int maxtemps[Years][Cities] = //数据是编的
{
{36, 37, 35, 30, 25},
{37, 38, 36, 31, 24},
{38, 36, 36, 31, 26},
{40, 39, 38, 33, 27},
};
cout << "2008 - 2011的最高气温（编的）\n\n";
for (int city = 0; city < Cities; city++)
{
cout << cities[city] << "：\t";
for (int year = 0; year < Years; year++)
cout << maxtemps[year][city] << "\t";
cout << endl;
}
return 0;
} 程序执行的结果是：
【分析】
不同于之前的程序，该程序将列循环（城市索引）放在了外面，而将行循环（年份索引）放在了里面。
另一方面，该程序提供声明一个char指针数组来存储城市的名字。但是，使用char类型的二维数组也是可行的：
const char cities[Cities][25] =
{
"厦门",
"浙江",
"昆明",
"上海",
"吉林"
};这种写法规定了5个字符串的最大长度为24个字符，而数组本身存储的是这5个字符串的首字符的地址。
从这里可以看出，二维数组在进行元素修改时拥有更大优势（因为二维数组可以通过索引快速找到元素），而指针数组因为不用开辟多余的空间，所以更加经济。
除此之外，还可以使用string对象对城市名称进行存储：
const string cities[Cities] =
{
"厦门",
"浙江",
"昆明",
"上海",
"吉林"
};因为string类拥有自动调整大小的特性，因此在这种地方要比二维数组来得方便。
因为使用了const限定符，使用这里的字符串实际上是无法进行修改的。