Question

while 循环是没有初始化和更新部分的 for 循环，它只有测试条件和循环体：

首先，程序计算圆括号内的测试条件（test-condition）表达式。如果该表达式为 true，则执行循环体中的语句。与 for 循环一样，循环体也由一条语句或两个花括号定义的语句块组成。执行完循环体后，程序返回测试条件，对它进行重新评估。如果该条件为非零，则再次执行循环体。测试和执行将一直进行下去，直到测试条件为 false 为止（参见图 5.3）。显然，如果希望循环最终能够结束，循环体中的代码必须完成某种影响测试条件表达式的操作。例如，循环可以将测试条件中使用的变量加 1 或从键盘输入读取一个新值。和 for 循环一样，while 循环也是一种入口条件循环。因此，如果测试条件一开始便为 false，则程序将不会执行循环体。

程序清单 5.13 使用了一个 while 循环。该循环遍历字符串，并显示其中的字符及其 ASCII 码。循环在遇到空值字符时停止。这种逐字符遍历字符串直到遇到空值字符的技术是 C++处理 C-风格字符串的标准方法。由于字符串中包含了结尾标记，因此程序通常不需要知道字符串的长度。

程序清单 5.13 while.cpp

图 5.3 while 循环的结构

下面是该程序的运行情况：

verticalized 和 ASCIIized 并不是真正的单词，甚至将来也不会是单词。不过它们确实在输出中添加了一种“可爱”的氛围。

程序说明

程序清单 5.13 中的 while 条件像这样：

它可以测试数组中特定的字符是不是空值字符。为使该测试最终能够成功，循环体必须修改 i 的值，这是通过在循环体结尾将 i 加 1 来实现的。省略这一步将导致循环停留在同一个数组元素上，打印该字符及其编码，直到强行终止该程序。导致死循环是循环最常见的问题之一。通常，在循环体中忘记更新某个值时，便会出现这种情况。

可以这样修改 while 行：

经过这种修改后，程序的工作方式将不变。这是由于 name[i]是常规字符，其值为该字符的编码—非零值或 true。然而，当 name[i]为空值字符时，其编码将为 0 或 false。这种表示法更为简洁（也更常用），但没有程序清单 5.13 中的表示法清晰。对于后一种情况，“笨拙”的编译器生成的代码的速度将更快，“聪明”的编译器对于这两个版本生成的代码将相同。

要打印字符的 ASCII 码，必须通过强制类型转换将 name[i]转换为整型。这样，cout 将把值打印成整数，而不是将它解释为字符编码。

不同于 C-风格字符串，string 对象不使用空字符来标记字符串末尾，因此要将程序清单 5.13 转换为使用 string 类的版本，只需用 string 对象替换 char 数组即可。第 16 章将讨论可用于标识 string 对象中最后一个字符的技术。

5.2.1 for 与 while

在 C++中，for 和 while 循环本质上是相同的。例如，下面的 for 循环：

可以改写成这样：

同样，下面的 while 循环：

可以改写成这样：

for 循环需要 3 个表达式（从技术的角度说，它需要 1 条后面跟两个表达式的语句），不过它们可以是空表达式（语句），只有两个分号是必需的。另外，省略 for 循环中的测试表达式时，测试结果将为 true，因此下面的循环将一直运行下去：

由于 for 循环和 while 循环几乎是等效的，因此究竟使用哪一个只是风格上的问题。它们之间存在三个差别。首先，在 for 循环中省略了测试条件时，将认为条件为 true；其次，在 for 循环中，可使用初始化语句声明一个局部变量，但在 while 循环中不能这样做；最后，如果循环体中包括 continue 语句，情况将稍有不同，continue 语句将在第 6 章讨论。通常，程序员使用 for 循环来为循环计数，因为 for 循环格式允许将所有相关的信息—初始值、终止值和更新计数器的方法—放在同一个地方。在无法预先知道循环将执行的次数时，程序员常使用 while 循环。

提示：

在设计循环时，请记住下面几条指导原则。

• 指定循环终止的条件。

• 在首次测试之前初始化条件。

• 在条件被再次测试之前更新条件。

for 循环的一个优点是，其结构提供了一个可实现上述 3 条指导原则的地方，因此有助于程序员记住应该这样做。但这些指导原则也适用于 while 循环。

错误的标点符号

for 循环和 while 循环都由用括号括起的表达式和后面的循环体（包含一条语句）组成。前面讲过，这条语句可以是语句块，其中包含多条语句。记住，语句块是由花括号，而不是由缩进定义的。例如，请看下面的循环：

缩进表明，该程序的作者希望 i++；语句是循环体的组成部分。然而，由于没有花括号，因此编译器认为循环体仅由最前面的 cout 语句组成。因此，该循环将不断地打印数组的第一个字符。该程序不会执行 i++；语句，因为它在循环的外面。

下面的例子说明了另一个潜在的缺陷：

这一次，代码正确地使用了花括号，但还插入了一个分号。记住，分号结束语句，因此该分号将结束 while 循环。换句话说，循环体为空语句，也就是说，分号后面没有任何内容。这样，花括号中所有的代码现在位于循环的后面，永远不会被执行。该循环不执行任何操作，是一个死循环。请注意这种分号。

5.2.2 等待一段时间：编写延时循环

有时候，让程序等待一段时间很有用。例如，读者可能遇到过这样的程序，它在屏幕上显示一条消息，而还没来得及阅读之前，又出现了其他内容。这样读者将担心自己错过了重要的、无法恢复的消息。如果程序在显示其他内容之前等待 5 秒钟，情况将会好得多。while 循环可用于这种目的。一种用于个人计算机的早期技术是，让计算机进行计数，以等待一段时间：

这种方法的问题是，当计算机处理器的速度发生变化时，必须修改计数限制。例如，有些为 IBM PC 编写的游戏在速度更快的机器上运行时，其速度将快得无法控制；另外，有些编译器可能修改上述代码，将 wait 设置为 10000，从而跳过该循环。更好的方法是让系统时钟来完成这种工作。

ANSI C 和 C++库中有一个函数有助于完成这样的工作。这个函数名为 clock( )，返回程序开始执行后所用的系统时间。这有两个复杂的问题：首先，clock( ) 返回时间的单位不一定是秒；其次，该函数的返回类型在某些系统上可能是 long，在另一些系统上可能是 unsigned long 或其他类型。

但头文件 ctime（较早的实现中为 time.h）提供了这些问题的解决方案。首先，它定义了一个符号常量—CLOCKS_PER_SEC，该常量等于每秒钟包含的系统时间单位数。因此，将系统时间除以这个值，可以得到秒数。或者将秒数乘以 CLOCK_PER_SEC，可以得到以系统时间单位为单位的时间。其次，ctime 将 clock_t 作为 clock( ) 返回类型的别名（参见本章后面的注释“类型别名”），这意味着可以将变量声明为 clock_t 类型，编译器将把它转换为 long、unsigned int 或适合系统的其他类型。

程序清单 5.14 演示了如何使用 clock( ) 和头文件 ctime 来创建延迟循环。

程序清单 5.14 waiting.cpp

该程序以系统时间单位为单位（而不是以秒为单位）计算延迟时间，避免了在每轮循环中将系统时间转换为秒。

类型别名

C++为类型建立别名的方式有两种。一种是使用预处理器：

这样，预处理器将在编译程序时用 char 替换所有的 BYTE，从而使 BYTE 成为 char 的别名。

第二种方法是使用 C++（和 C）的关键字 typedef 来创建别名。例如，要将 byte 作为 char 的别名，可以这样做：

下面是通用格式：

换句话说，如果要将 aliasName 作为某种类型的别名，可以声明 aliasName，如同将 aliasName 声明为这种类型的变量那样，然后在声明的前面加上关键字 typedef。例如，要让 byte_pointer 成为 char 指针的别名，可将 byte_pointer 声明为 char 指针，然后在前面加上 typedef：

也可以使用#define，不过声明一系列变量时，这种方法不适用。例如，请看下面的代码：

预处理器置换将该声明转换为这样：

typedef 方法不会有这样的问题。它能够处理更复杂的类型别名，这使得与使用#define 相比，使用 typedef 是一种更佳的选择—有时候，这也是唯一的选择。

注意，typedef 不会创建新类型，而只是为已有的类型建立一个新名称。如果将 word 作为 int 的别名，则 cout 将把 word 类型的值视为 int 类型。