C语言循环结构（while循环，for循环，do…while循环）

使用循环可以多次重复地执行多条语句，这里的“多条语句”称为循环体。在C语言中，可以使用三种循环，分别是：while、do...while和for。

在这些语句中，循环体被重复执行的次数由循环条件控制，称为控制表达式（controlling expression）。这是一个标量类型的表达式，也就是说，它属于一个算术表达式或指针表达式。如果控制表达式的值不等于 0，循环条件为 true，反之，循环条件为 false。

语句 break 和 continue 用于在一次循环还未执行完时，跳转出循环或返回到循环头部。

while 循环

只要控制表达式为 true，while 循环就会反复地执行语句：

while 表达式是顶部驱动（top-driven）的循环：先计算循环条件（也就是控制表达式）。如果为 true，就执行循环体，然后再次计算控制表达式。如果控制表达式为 false，程序跳过循环体，而去执行循环体后面的语句。

从语法上讲，循环体只有一条语句组成。如果需要执行多条语句时，可以使用语句块把它们组合在一起。例 1 展示了一个简单的 while 循环，从控制台读入多个浮点数，并把它们累加。

例 1 展示了一个简单的 while 循环，从控制台读入多个浮点数，并把它们累加。

【例1】一个 while 循环

/* 从键盘输入数字，然后输出它们的平均值
* -------------------------------------- */
#include <stdio.h>
int main()
{
   double x = 0.0, sum = 0.0;
   int count = 0;
   printf( "\t--- Calculate Averages ---\n" );
   printf( "\nEnter some numbers:\n"
           "(Type a letter to end your input)\n" );
   while ( scanf( "%lf", &x ) == 1 )
   {
      sum += x;
      ++count;
   }
   if ( count == 0 )
     printf( "No input data!\n" );
   else
     printf( "The average of your numbers is %.2f\n", sum/count );
   return 0;
}

在例 1 中，只要用户输入一个小数，下面的控制表达式即为 true：

scanf( "%lf", &x ) == 1

然而，只要函数 scanf（）无法将字符串输入转换成浮点数（例如，当用户键入字母 q 时），则 scanf（）返回值 0（如果是遇到输入流的尾端或发生错误时，则返回值 -1，表示 EOF）。这时，循环条件为 false，程序将会跳出循环，继续执行循环体后面的 if 语句。

for 循环

和 while 一样，for 循环也是一个顶部驱动的循环，但是它包含了更多的循环逻辑，如下所示：

在一个典型的 for 循环中，在循环体顶部，下述三个动作需要执行：

(1) 表达式 1：初始化只计算一次。在计算控制表达式之前，先计算一次表达式 1，以进行必要的初始化，后面不再计算它。

(2) 表达式 2：控制表达式每轮循环前都要计算控制表达式，以判断是否需要继续本轮循环。当控制表达式的结果为 false，结束循环。

(3) 表达式 3：调节器调节器（例如计数器自增）在每轮循环结束后且表达式 2 计算前执行。即，在运行了调节器后，执行表达式 2，以进行判断。

例 2 展示了使用一个 for 循环初始化数组内每个元素的过程。

【例2】用 for 循环初始化数组

#define ARR_LENGTH 1000
/* ... */
long arr[ARR_LENGTH];
int i;
for ( i = 0; i < ARR_LENGTH; ++i )
    arr[i] = 2*i;

for 循环头部中的三个表达式可以省略一个或多个。这意味着 for 循环头部最短的形式是：

for ( ; ; )

如果没有控制表达式，则表示循环条件始终是 true，也就是说，这定义了一个死循环。

下面所示的 for 循环，既没有初始化表达式，也没有调节器表达式，它与 while（表达式）语句含义是等效的：

for ( ;表达式; )

事实上，每个 for 循环都可以被改写成 while 循环，反之亦然。例如，例 2 的 for 循环可完全等效为下面的 while 循环：

i = 0;                             // 初始化计数器
while ( i < ARR_LENGTH )     // 循环条件
{
    arr[i] = 2*i;
    ++i;                        // 递增计数器
}

一般来说，当循环内有计数器或索引变量需要被初始化，并且在每次循环时需要调整它们的值时，最好使用 for 循环，而不是 while 循环。

在ANSI C99中，也可以使用声明来替代表达式1。在这种情况下，被声明变量的作用域被限制在 for 循环范围内。例如：

for ( int i = 0; i < ARR_LENGTH; ++i )
    arr[i] = 2*i;

变量 i 被声明在该 for 循环中（与例 2 不同）for 循环结束之后，变量 i 将不会再存在。

逗号运算符常常被用在 for 循环头部，以在表达式 1 中实现多个初始化操作，或者在表达式 3 对每个变量做调整操作。例如，函数 strReverse（）使用两个索引变量以保存字符串中字符的次序：

void strReverse( char* str)
{
  char ch;
  for ( size_t i = 0, j = strlen(str)-1; i < j; ++i, --j )
    ch = str[i], str[i] = str[j], str[j] = ch;
}

借助于逗号运算符，可以在只允许出现一个表达式的地方，计算多个表达式。

do...while 循环

do...while 循环是一种底部驱动的循环：

在控制表达式被第一次计算之前，循环体语句会首先被执行一次。与 while 和 for 循环不同，do...while 循环会确保循环体语句至少执行一次。如果控制表达式的值为 true，那么另一次循环就会继续；如果是 false，则循环结束。

在例 3 中，读入与执行命令的函数至少会被调用一次。当使用者离开菜单系统，函数 getCommand（）将返回常量 END 的值。

【例3】do···while

// 读入和执行所选的菜单命令
// --------------------------------------------
int getCommand( void );
void performCommand( int cmd );
#define END 0
/* ... */
do
{
  int command = getCommand();   // 询问菜单系统
  performCommand( command );    // 执行所选的菜单命令
} while ( command != END );

例 4 展示了标准库函数 strcpy（）的一个版本，循环体仅为一条简单的语句，而不是一个语句块。因为在循环体执行之后才计算循环条件，所以字符串终止符'\0'也会被复制。

【例4】函数 strcpy（）使用 do...while

// 将字符串2复制到字符串1
// ----------------------------
char *strcpy( char* restrict s1, const char* restrict s2 )
{
  int i = 0;
  do
     s1[i] = s2[i];               // 循环体：复制每一个字符
  while ( s2[i++] != '\0' );      // 如果刚刚复制的是'\0'，则结束循环
  return s1;
}