[C++知识库][循环和关系表达式]——C++ Prime Plus-ch5

1.for循环——执行特定的次数

①介绍——满足测试条件，执行循环，不满足，跳出循环

#include<iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	for (int i = 5; i ; i--)
		cout << "C++ knows loops.\n";
	cout << "C++ knows when to stop.\n";
	return 0;
}

1.循环执行一次初始化，通常使用表达式将变量设置为起始值；

2.测试表达式可以使用任意表达式，C++将结果强制转换为Bool类型。for循环是入口条件测试，这意味着在每次循环前，都将计算测试表达式的值，当表达式的值为false时，将不会执行循环体。

3.更新表达式：可以是任何有效c++表达式，还可以是其他控制表达式。

注：for语句看上去有些像函数调用，因为他后边跟了一对括号，常用方法是，在for和括号之间加一个括号，而省略函数名与括号之间的空格。

②表达式，语句和非表达式

1.表达式：

任何值或者任何有效的值和运算符的组合都是表达式。例如 10 是 值为10的表达式，28*20是值为560的表达式。 x = 20 是值为20的表达式（C++将赋值表达式的值定义为左侧成员的值）；<<运算符的优先级比表达式中使用的运算符高，因此代码要使用括号来获得正确的运算顺序。

#include<iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	int x;
	cout << "The expression x=100 has the value "
		<< (x = 100) << endl
		<< "Now x = 100"<<endl;
	x = 100;
	cout << "The expression x<3 has the value "
		<< (x < 3) << endl
		<< "The expression x>3 has the value "
		<< (x > 3) << endl;
	cout.setf(ios_base::boolalpha);   //设置标记，该标记命令cout显示true和false,而不是0和1
	cout << "The expression x<3 has the value "
		<< (x < 3) << endl
		<< "The expression x>3 has the value "
		<< (x > 3) << endl;
	return 0;
}

2.副作用：

为判定表达式 x =100;C++必须将100赋给x.当判定表达式的值的这种操作改变了内存中的数据时，我们说表达式有副作用。有可能把赋值看做预期效果，有时判定表达式看作预期效果，但从这里来看，判定表达式是主要作用。并不是所有的表达式都有副作用，x+15将计算出新值，但x的值不会改变，++x + 15就有副作用，x加1.

3.语句

任何表达式后加上分号，就是语句，但语句删除分号，不一定是表达式（返回语句声明语句和for语句都不满足删除分号后是个表达式）

C++小规则——可以在for循环的初始化部分中声明变量，循环结束，变量不存在（C现在也可以了）。

③for语句中的常用符号介绍

1.回到for循环

#include<iostream>
int main()
{
	const int Size = 16;
	long long arr[Size];
	arr[0] = 1;
	long long res = 1;
	for (int i = 1; i < 16; i++)
	{
		res *= i;
		arr[i] = res;
		
	}
	for (int i = 0; i < 16; i++)
	{
		std::cout << i << "! =" << arr[i] << std::endl;
	}
	return 0;
}

实例提醒，可以使用std::而不是编译指令using来让选定的标准名称可用。

2.修改步长

#include<iostream>
int main()
{
	using namespace std;
	cout << "Enter an integer:" << endl;
	int num = 0;
	cin >> num;
	cout << "Counting by " << num << "s\n";
	for (int i = 0; i < 100; i = i + num)
	{
		cout << i << endl;
	}
	return 0;
}

3.使用for循环访问字符串

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	string str;
	getline(cin, str);
	for (int i = str.size() - 1; i >= 0; i--)  //str.size计算字符串长度
		cout << str[i];
	cout << "\nBye!";
	return 0;
}

4.递增运算符和递减运算符

这两种运算符是处理将值加1和减1在操作的简约、方便的方法。运算符有两种格式，前缀和后缀。

前缀 —— 表达式的值先使用，变量再+1;

后缀 ——? 变量先+1，后使用表达式的值；

如果表达式的值未使用，则这两种从逻辑上来说没有任何区别，但是从执行速度来说，对于C++内置类型，没有区别，对于用户定义的类，前缀将值+1，返回结果，后缀先复制一个副本，将其+1，将复制的副本返回，对于类而言，前缀版本效率更高。

注：对同一条语句中不能对一个值多次进行递增或者递减操作，操作会变得模糊不清。

5.副作用和顺序点

副作用——计算表达式对某些东西（变量的值）进行了修改；

顺序点——程序过程中的一个执行点，再进行下一步之前确保对所有的副作用都进行了评估，分号就是一个顺序点，任何完整的表达式末尾都是一个顺序点。

在C++11中，不再使用术语“顺序点”，使用了术语“顺序”。

6.递增运算符和指针

可以将递增运算符用于指针和基本变量，解引用，递增递减顺序如何，取决于优先级。

后缀递增递减优先级相同，但高于前缀运算符，结合方式从右往左；

前缀递增递减 解引用 优先级相同，从右往左的结合方式。

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	int arr[5] = { 0,3,5,7,9 };
	int* pt = arr;
	pt++;  //pt指向3
	int x = *++pt;  //解引用使用前，++pt指向5，解引用x=5;
	cout << "x = " << x << endl;
	int y = ++*pt; //pt指向5，前缀 y = 6;
	cout << "y = " << y << endl;
	return 0;
}

7.组合赋值运算符

+=? ? -+? ? *=? ? /=? ? ?%=；

8.复合语句

两个花括号构造一条复合语句（代码块），代码块被认为成一条语句，如果在语块中定义一个新的变量，仅当程序执行该语块中的语句时，该变量才存在，执行完该语句块后，变量被释放，如果语句外和语句内有相同的变量，在语句中，新变量将隐藏旧变量；执行结束后，旧变量再次可见。

9.逗号运算符

语句块允许把两条或更多的语句仿造C++句法中只能放一条语句的地方，逗号运算符对表达式也能完成同样的任务；

for(j= 0,i=word.size()-1;j<i;--i,++j)

逗号不总是运算符，int i,j;逗号将变量列表中相邻的名称分开；

其他说明： 到目前为止，逗号运算符最常见的用途是将两个或更多的表达式放到一个for循环表达式中，这确保了先计算第一个表达式，然后计算第二个（逗号是顺序点）；其次，C++中规定，逗号表达式的值是第二部分的值，并且逗号运算符的优先级是最低的。

cast = 17,32; // cast = 17;
cast=(17,32);   // cast = 32;

10.关系表达式

<? ? ? ? ? ?<=? ? ? ? ? ? ? ?==(判断相等有两个等号)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?>? ? ? ? ? ? ? ? ?>=? ? ? ? ? ?!=

④C-风格字符串比较

由于C++将C-风格字符串视为地址，因此如果使用关系运算符来比较它们，将无法得到满意的结果。应使用C-风格字符串库中的strcmp()函数来比较。该函数接受两个字符串地址作为参数，如果两个字符串地址相同返回0，第一个字符串按字母顺序排在第二个字符串之前，返回正数（大小在小写前），排在后边返回负数。

⑤比较string类字符串

类设计可以使用关系符来直接比较。

⑥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。这简化了一种常见的循环任务，对数组或（容器类）的每个元素执行相同的操作，如下实例：

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	double prices[5] = { 4.22,3.56,7.89,8.99,6.56 };
	for (double x : prices)
		cout << x << endl;
	return 0;
}

?

在后边章节详细讨论。?

2.while循环——判断是否达到某个条件（循环）

①介绍

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<cstring>
int main()
{
	using namespace std;
	cout << "Your first name,please:";
	char name[20];
	cin.getline(name, 20);
	cout << "Here is your name,verticalized and ASCIIized:\n";
	int i = 0;
	while (name[i])   //while(name[i]!='\0')
	{
		cout << name[i] << ": " << (int)name[i] << endl;
		i++;
	}
	return 0;
}

while语句：入口循环条件，首先计算圆括号内的测试条件表达式，如果为true，执行循环体，执行完成后重新返回测试条件，对它进行重新评估，直到测试条件为false，如果测试条件一开始变为false，则程序不会执行循环体。

逐字符遍历字符串直到遇到空值字符的技术时C++处理C-风格字符串的标准方法，由于字符串包含了结尾标记，因此程序通常不需要直到字符串的长度。string对象不使用空字符来标记字符串末尾，16章讨论用于标识string对象中最后一个字符的技术。

②for与while比较

for和while在本质上几乎是等效的，究竟使用哪一个只是风格上的问题。存在三个差别：

1.for循环中省略了测试条件时，将认为条件为true;

2.for循环中，可使用初始化语句声明一个局部变量，while不可以；

3.循环体包含continue语句，情况不同，在第六章介绍。

③编写延时程序

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<ctime>
int main()
{
	using namespace std;
	cout << "Enter the delay time,in seconds:";
	float seconds;
	cin>>seconds;
	clock_t delay = seconds * CLOCKS_PER_SEC; //头文件ctime提供了统一返回时间和返回类型
	cout << "starting\a\n";
	clock_t start = clock(); //记录初始值
	while (clock() - start < delay)
		;
	cout << "Done!" << endl;
	return 0;
}

程序介绍：

头文件ctime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，将系统时间除以这个值，就可以得到秒数，或者将秒数乘这个值，就可以得到对应的系统时间。其次，头文件将clock_t作为clock()返回类型的别名，这意味着可以将变量声明为clock_t类型，编译器将会把它转换为long、unsigned int或适合系统的其他类型。

④类型别名

C++为类型建立别名的方式有两种：

1.预处理器??

#define BYTE char  //BYTE成为char的别名

2.typedef来创建别名

typedef char BYTE  //BYTE为char别名

当声明一系列变量时，预处理器效果没有typedef好：typedef就不会有这样的问题。

#define  FLOAT_POINTER  float*
 FLOAT_POINTER pa,pb； //  float* pa,pb, pb错误

3.do while循环——条件为false,循环终止

介绍：出口条件循环，这意味着循环首先执行循环体，然后在判定测试表达式，决定是否应该继续执行循环。通常，入口条件循环比出口条件循环好，因为入口条件循环再循环开始之前对条件进行检查，但有时候do while测试更合理，例如，请求用户输入时，程序必须先获得输入，才能对其进行测试。

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	int num = 0;
	cout << "Enter numbers in the range 1-10 to find my favourite number:\n";
	do
	{
		cin >> num;
	} while (num != 7);
	cout << "Yes,7 is my favourite .\n";
	return 0;
}

4.循环和文本输入

cin对象支持3种不同模式的单字符输入，其用户接口各不相同，下面介绍。

①使用原始的cin进行输入

使用循环读取来自键盘输入，则必须有办法直到何时停止，一种方法是选择某个特殊字符——有时被称为哨兵字符，将其作为停止标记。

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # tp quit:\n";
	char ch;
	cin >> ch;
	while (ch != '#')
	{
		cout << ch;
		count++;
		cin >> ch;
	}
	cout << "\n" << count << " characters read." << endl;
	return 0;
}

程序说明：①该程序在循环之前读取第一个字符，这样循环可以测试第一个字符，因为第一个字符可能是#，因为程序采用入口条件循环，因此在这种条件下，能够正确地跳过整个循环。

②程序在输出过程中省略了空格，这是因为cin在读取char值时，与读取其他基本类型一样,cin将忽略空格和换行符。

③只有在用户按下回车键后，他输入的内容才会被发送给程序，这就是在运行该程序时，可以在#后面输入字符的原因。?

②使用cin.get(char)进行补救

1.改进

通常，逐个字符读取输入的程序需要检查每个字符，包括空格、制表符和换行符。

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	int count = 0;
	cout << "Enter characters;enter # tp quit:\n";
	char ch;
	cin.get(ch);
	while (ch != '#')
	{
		cout << ch;
		count++;
		cin.get(ch);
	}
	cout << "\n" << count << " characters read." << endl;
	return 0;
}

现在，该程序回显了每一个字符，并将全部字符计算在内，在C语言中，要修改变量的值，必须把变量的地址传递给函数，但是cin.get(ch)并没有传递ch的地址，为什么ch改变了，因为在C++中，只要函数将参数声明为引用即可。在第八章详细介绍。

?2.三个cin.get()函数：

cin.get(字符串地址（名字），要接受的字符个数（整数）)

cin.get(ch),第一部分中的函数；

cin.get()，前边章节用于跳过换行键输入。

在C++中，这称为函数重载的oop特性，函数重载允许创建多个同名函数，条件是他们的参数列表不同，第八章讨论。

3.怀旧版cin.get()

C语言中有函数getchar()和putchar(),它们在C++中依然适用，只要像C语言中那样包含头文件cstdio,也可以使用istream和ostream类中类似功能的成员函数。

不接受任何参数的cin.get()成员函数返回输入中的下一个字符，可以这样使用ch = cin.get();

该函数的工作方式与C语言中的getchar()相似，将字符编码作为int值返回；而cin.get(ch)返回一个对象，而不是读取的字符，同样的，可以使用cout.put()函数来显示字符。cout.put(ch).该函数的工作方式类似C语言中的putchar(),只不过其参数类型为char,而不是int.

为了成功使用cin.get(),需要知道其如何处理EOF条件。cin.get测试条件有：

char ch;
	ch = cin.get();
	while (ch != EOF)
	{
		cout.put(ch);
		ch = cin.get();
	}

char ch;
	cin.get(ch);
	while (cin.fail() == false)
	{
		cout << ch;
		cin.get(ch);
	}

注：EOF表示的不是有效字符编码，因此可能不与char类型兼容。例如，在有些系统中，char类型是没有符号的，因此char变量不可能为EOF值（-1）.由于这种原因，如果使用cin.get()没有参数并测试EOF，则必须将返回值赋给int变量，而不是char变量。另外，如果将ch类型声明为int,而不是char，则必须在显示ch时将其强制转为char类型。

③文件尾条件

程序检测到文件结尾后，cin将两位（eofbit failbit）都设置为1.可以通过成员函数eof()来查看eofbit是否被设置，如果检测到EOF后，cin.eof()将返回Bool值true,否则返回false，同样，如果eofbit或failbit被设置为1，则fail()函数返回true,否则返回false.大多数情况选择fail函数来验证，因为可用于更多的实现。

EOF结束输入：对于键盘输入来说，有可能使用模拟EOF来结束循环（ctrl + z +enter），但稍后要读取其他输入，cin.clear()方法可以清除EOF标记，使输入继续进行，在17章纤细介绍。

5.嵌套循环和二维数组

#include<iostream>
#include<string>
int main()
{
	using namespace std;
	const int city = 5;
	const int year = 4;
	const char* cities[city] =
	{
		"Gribble City","Gribbletown","New Gribble","San Gribble","Gribble Vista"
	};
	int maxtemps[year][city] =
	{
		{96,100,87,101,105},{96,98,91,107,104},
		{97,101,93,108,107},{98,103,95,109,108}
	};                                                //二维数组的初始化
	cout << "Maximum temperatures for 2008 - 2011\n";
	for (int i = 0; i < city; i++)
	{
		cout << cities[i]<<":\t";      //\t使用使得程序输出更美观
		for (int j = 0; j < year; j++)
			cout << " " << maxtemps[j][i] << " ";
		cout << endl;

	}
	return 0;
}