循环

`while` 循环

现在来想这样一个问题，我想输出从 1 到 20 的所有自然数，我该怎么样通过 C++ 来实现呢？当然你可以直接写 20 行输出语句：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << 1 << endl;
    cout << 2 << endl;
    cout << 3 << endl;
    cout << 4 << endl;
    cout << 5 << endl;
    cout << 6 << endl;
    cout << 7 << endl;
    cout << 8 << endl;
    cout << 9 << endl;
    cout << 10 << endl;
    cout << 11 << endl;
    cout << 12 << endl;
    cout << 13 << endl;
    cout << 14 << endl;
    cout << 15 << endl;
    cout << 16 << endl;
    cout << 17 << endl;
    cout << 18 << endl;
    cout << 19 << endl;
    cout << 20 << endl;
}
``
但是这样真的很繁琐乏味，复制粘贴都得折腾半天。这个时候，循环就派上了用场。看看这段代码。

```cpp codemo
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a{1};
    while (a <= 20) {
        cout << a << endl;
        a = a + 1;
    }
}

嗯……这个 int a{1}; 我们明白，是声明并定义整数变量 a 为 1 的意思——然后是什么鬼？

这个 while(a <= 20) 的意思就是“当 a <= 20 这个条件成立的时候，不断地做……”不断地做什么？就是做后面大括号括起来的内容啦。看到后面大括号括起来的两行分别是“输出 a 的值”和“把 a + 1 的结果赋值给 a 自己”，因此整个意思就是当 a 小于等于 20 的时候，不断地做输出、赋值、输出、赋值……这样的操作。

这样就够了吗？没错。你可以尝试运行这段代码，可以得到我们想要的结果。为什么这样就是正确的呢？我们一步步模拟一下计算机在运行的时候会发生什么：

首先我们在第 4 行声明并定义了一个整数变量 a 为 1 。
然后到了 while 。 a <= 20 这个条件满足吗？1 比 20 小，当然满足。因此应该开始执行大括号里面的内容——
大括号里面第一行输出了 a 的值——输出了 1 。这是我们想要输出的第一个数。
然后执行赋值：式子 a + 1 的结果是 2 ，因此这个赋值相当于把 a 的值变成 2 。
因为是不断地执行这两行内容，所以应该回到开头……不过在此之前需要检查一下 a <= 20 这个条件是否还满足。如果不满足的话，就不再执行了。
检查 a <= 20 这个条件。很好， a 现在是 2 ，满足条件。那么继续执行输出和赋值。
输出 2 。
赋值：式子 a + 1 的结果为 3 ，因此赋值之后 a 的值变成了 3 。（每次赋值实际上就是 a 自增 1。）
在继续下一次“轮回”之前检查条件，发现条件 a <= 20 仍然满足。于是继续执行……
输出 3 ，赋值之后 a 变成了 4 。
继续一直这样做下去……
……
…
现在输出了 19 ，然后赋值之后 a 变成了 20 。
好，检查条件来决定是否继续循环： a <= 20 它成立吗？因为是小于等于，所以当 a 为 20 时条件也满足。因此仍然进入循环——
输出 a 的值 20 。然后进行赋值；和原来一样， a 赋值后增加了 1，变成了 21 。
现在再来检查条件来决定是否继续不断地执行： a <= 20 ……好像不成立了；21 比 20 要大。因此循环不再继续。
现在我们刚好输出了从 1 到 20 的全部自然数。

显示动画

循环是一个非常强大的工具。有了循环，基本上许多问题都可以一定程度上得到解决。最后我用一张图来总结循环：

开始
while (条件) {
    不断要做的事情
}
结束

除了 while 循环之外，还有许多种其它的循环；其中更常见的是 for 循环。但是任何其它的循环都可以简单地转换为 while 循环，因此现阶段只需理解 while 循环就足够了。

练习

尝试编写一个程序，使其输出 1 到 20 的偶数。请使用循环。
尝试编写一个程序，求出 1 到 20 之间所有奇数的和。
想一想，怎样编写一个无限循环的程序？试着写出来。（提示：如果你要运行它，请注意：按下 Ctrl + C 键可以强制退出程序的运行。）

练习参考答案

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a{2};
    while (a <= 20) {
        cout << a << endl;
        a = a + 2;
    }
}

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int a{1};
    int s{0};
    while (a <= 20) {
        s = s + a;
        a = a + 2;
    }
    cout << s << endl;
}

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    while (2 > 1) {
        cout << "Loop forever..." << endl;
    }
}

没有输出的无限循环可能导致未定义行为。

# 循环

# while 循环

# 练习

# 练习参考答案

循环

`while` 循环

练习

练习参考答案