C++ - Підручник 004. Тести та цикли

C++, while, for, do, break, continue, if, else

C++ надає стандартний набір операторів для умов вибору та циклів.

Ключовими словами, що належать до конструкцій умов розгалуження коду, є:

• якщо
• інше
• перемикач
• випадок
• перерву
• за замовчуванням

Ключовими словами, що належать до конструкцій циклів, є:

• робити
• поки
• перерву
• продовжити
• для

Оператори умов

Оператор if

Конструкція умови з використанням оператора if формується так:

int x = 56;

bool check_x()
{
    if (x > 0)
        return true;
    return false;
}  

У разі умова поміщено в дужках після оператора if. У даній конструкції код return true; буде виконуватися в тому випадку, якщо x буде більшим за 0. наступний рядок return false; вже не відноситься до коду, який буде виконуватися при виконанні умови. У конструкціях умови при виконанні цієї умови буде виконуватися лише один рядок коду, якщо код не обрамлений у фігурні дужки, тобто якщо не сформовано тіло коду, що виконується за умови. Розглянемо два варіанти коду:

Перший варіант:

int x = 56;

bool check_x()
{
    if (x > 0)
        x = 0;
        return true;
    return false;
}  

У даному коді return true; буде виконуватися завжди, оскільки до коду, що виконується за умови, належить лише рядок x = 0;

Другий варіант:

int x = 56;

bool check_x()
{
    if (x > 0)
    {
        x = 0;
        return true;
    }
    return false;
}  

У цьому коді return true; буде виконуватися лише за умови умови x > 0 .

Оператор else

Оператор else використовується спільно з оператором if для формування послідовності умов.

int x = 56;

bool check_x()
{
    if (x > 0)
    {
        x = 0;
        return true;
    }
    else if (x < 0)
    {
        x = 0;
        return false;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

Оператор else може використовуватися як для додавання нової умови, якщо не виконалася попередня умова - конструкція else if. Так і як завершальний код у послідовності умов, якщо попередні умови не виконалися. Також можливий варіант без застосування фігурних дужок для тіла коду, якщо код вміщується в один рядок.

Оператори switch, case, break, default

Конструкція switch case використовується для вибору розгалуження коду, за умов якого застосовується вибір за цілими значеннями. Це означає, що switch case може застосовуватися для просто цілісних значень, перерахувань та вибору коду символу.

int x = 100;

bool check_x()
{
    switch (x)  
    {
        case 0:
            return true;
        case 50:
            x = 0:
            break;
        case 100:
            return false;
        default:
            return false;
    }

У наведеному вище коді змінна x перевіряється на рівність числам 0, 50, 100. Оператор default виконує вибір коду, який виконується в тому випадку, якщо жодна з умов не підійшла. Зауважте також, що в блоці коду з case 50: доданий оператор break , цей оператор виконує вихід із умови, тоді як оператор return виконує вихід із функції. Якщо не додавати оператор break, то виконання коду продовжиться і в блоці case 100: . Завдяки цій особливості конструкції switch case є можливість об'єднання умов, для яких необхідно виконати той самий код. Наприклад:

int x = 100;

bool check_x()
{
    switch (x)  
    {
        case 0:
        case 50:
        case 100:
            return true;
        default:
            return false;
    }
}

Таким чином, для x рівного 0, 50, 100 функція поверне true, тоді як для всіх інших значень функція повертатиме false.

Також код для вибору case у цій конструкції можна обертати в блоки коду, що дозволить обмежити область видимості та використовувати оголошення змінних з однаковими іменами.

int x = 100;

int check_x()
{
    switch (x)  
    {
        case 0:
        {
            int y = 1;
            return y;
        }
        case 50:
        {
            int y = 2;
            return y;
        }
        case 100:
        {
            int y = 3;
            return y;
        }
        default:
            return x;
    }
}

Таким чином, обмеживши область видимості, ми отримуємо можливість використовувати змінні з однаковими іменами за умов case. Але не забувайте, що за межами області видимості, обмеженою фігурними дужками, змінна y в даному випадку існувати не буде.

Оператори циклів

Оператор while

Оператор while повторює код у своєму тілі доти, доки виконує умову. Наприклад:

int i = 0;

while (i < 10)
{
    i = i + 1;
}

У даному коді i дорівнюватиме 10 після виконання циклу.

Оператор do

Оператор do використовується спільно з оператором while і дозволяє виконати тіло циклу хоча б один раз, до того, як буде виконано перевірку умови циклу. Наприклад:

int i = 15;

do
{
    i = i - 5;
    std::cout << i << std::endl;
}
while (i > 0  && i < 13);

У даному коді змінна I спочатку не відповідає умові і у звичайному циклі while код тіла циклу не виконався, але оскільки тут використовується do-while циклу, то перевірка буде проведена після виконання тіла циклу. В результаті висновок std::cout буде наступним:

10
5
0

Ви можете запитати, чому у висновку є 0? Адже це не личить за умовою. Знову ж таки, через те, що перевірка виконується після виконання коду в тілі циклу. Тобто виконалося тіло циклу, а потім уже виконалася перевірка, за результатом якої цикл завершує свою роботу.

Оператор break

Як і конструкції switch case, в циклах може використовуватися цей оператор. Це необхідно для того, щоб вийти з циклу, перш ніж виконається умова циклу. Наприклад:

int i = 15;

while (i < 50)
{
    if (i < 0)
    {
        break;
    }
    i = i - 5;
}

В даному штучному прикладі вийшов би вічний цикл через те, що змінна i зменшується замість збільшення, а за умовою циклу вихід буде проведений тільки в тому випадку, якщо i буде більше 50. Але завдяки оператору break та умові перевірки на негативне значення змінної i виконання програми вийде з цього циклу, щойно i стане менше 0.

Оператор continue

Даний оператор дозволяє перервати ітерацію циклу та почати нову ітерацію циклу до виконання всього коду в тілі циклу. Наприклад:

int i = 0;

while (i < 5)
{
    if (i == 3)
    {
        i = i + 1;
        continue;
    }

    std::cout << i << std::endl;
    i = i + 1;
}

При виконанні цього коду ми отримаємо наступний висновок:

0
1
2
4

Тобто виведення числа 3 буде пропущено.

Оператор for

Цикли з оператором for дозволяють об'єднати ініціалізацію змінних, умову та зміну цих змінних.

Тобто наступний цикл while

int i = 0;

while (i < 10)
{

Буде еквівалентний наступному циклу for:

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    // ToDo Something
}

Плюсом даного циклу for буде в тому, що змінна буде I в локальній області видимості циклу for.

Цикли for можуть ініціалізуватись кількома змінними одного типу. Наприклад:

for (int i = 0, *p = &i; i < 9; i += 2) {
    std::cout << i << ':' << *p << ' ';
}

Також умова може бути оголошенням, ініціалізацією змінної. Наприклад:

char cstr[] = "Hello";
for (int n = 0; char c = cstr[n]; ++n) {
    std::cout << c;
}

Враховуючи стандарт C++11, як тип змінної може використовуватися оператор auto , який дозволяє виводити тип змінної з ініціалізатора:

std::vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
    std::cout << *iter << ' ';
}

Також цікавим моментом є те, що ініціалізатором, умовою та блоком зміни може бути вираз:

int n = 0;
for (std::cout << "Loop start\n";
     std::cout << "Loop test\n";
     std::cout << "Iteration " << ++n << '\n')
{
    if(n > 1)
        break;
}

Починаючи із стандарту C++11, для циклів for додано можливість ітерацій по контейнерах, що підтримують ітерацію. Наприклад, контейнер vector із стандартної бібліотеки:

std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};

for (const int& i : v) 
    std::cout << i << ' ';

У цьому коді конструкція циклу така:

for (извлекаемый из контейнера при каждой итерации объект : контейнер)
{
    // Тело цикла
}

Також Range-based цикли for підтримують оператор auto. Наприклад:

std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};

for (auto& i : v) 
    std::cout << i << ' ';