本文详细介绍了C++中的循环结构，包括for、while和do...while循环，强调了计数器控制的循环要素和逻辑运算符的使用。讲解了如何计算复利、格式化数值输出以及如何处理输入的EOF指示符。此外，还讨论了switch语句、break和continue语句在程序控制流中的作用，并提到了C++11的类内初始化器。最后，文章探讨了数据类型、运算符优先级和逻辑错误的避免方法，以及左值和右值的概念。
5 控制语句和逻辑运算符
1 计数器控制的循环的要素
计数器控制的循环需要：
- 命名一个控制变量（或者循环计数器）
- 设置控制变量（controler）的初值
- 定义一个循环继续条件，用于对控制变量终止的测试（例如，循环是否应该继续）
- 增值（或减值），即在每次循环过程中修改控制变量的值
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
unsigned int counter = 1;
while (counter <= 10)
{
cout << counter << " ";
++counter;
}
cout << endl;
}
也可以用下面的写法让代码更简练
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
unsigned int counter = 0;
while (++counter <= 10)
cout << counter << " ";
cout << endl;
}
TIPS：
应使用整数值控制计数器的循环。
自增运算符和自减运算符分别只能和整形操作数一起使用。
2 for循环语句
通常，for语句用来描述计数器控制的循环，而while语句用于表达标记控制的循环。
如果for语句头部的“初始化”表达式中声明了控制变量，那么该控制变量仅能在for语句的循环体中使用，在此for语句之外它是未知的。
对控制变量名的使用进行的限制称为变量的作用域（scope）。
for循环头部如果要定义多变量，只能定义同种数据类型的变量，否则只能在for循环外定义多于变量，若认为浪费变量名，可以加{}限制作用域。正确定义如下：
for (int i=0 , j = 1; i < 9 && j < 10; i++ , j++)
{
//blabla...
}
或
for (int i=0 , j = 1; i < 9 || j < 10; i++ , j++)
{
//blabla...
}
for循环头部的三个表达式可选，但两个分号必需。
将分号直接放置在for语句头部的右括号的右边，这是一个逻辑错误。
控制变量的值可以在for语句循环体内进行改变，但容易导致难以察觉的逻辑错误。
若循环控制变量增值或减值的步长超过1，应尽量避免在循环条件中使用相等运算符（!= 或 ==）。
应用：计算复利
#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<cmath>
using namespace std;
int main()
{
double amount;
double principal = 1000.0;
double rate = .05;
cout << "Year" << setw(21) << "Amount on deposit" << endl;
cout << fixed << setprecision(2);
for (unsigned int year = 1; year <= 10; ++year)
{
amount = principal * pow(1.0 + rate, year);
cout << setw(4) << year << setw(21) << amount << endl;
}
}
函数pow(x,y) 计算x的y次幂的值，它需要接受两个类型为double 的实参，并返回一个double类型的值。如果这个程序没有头文件<cmath> ，那么将无法通过编译。例子中的变量year是个整数，这个头文件包含信息，告诉编译器在这个函数调用时，把year的值转换成一个临时的double值。这些信息含在pow函数的函数原型中。
如果忘记包含头文件<cmath> ，将会产生一个编译错误。
在金融计算中使用double或float类型的特别提醒
例如，计算机中保存到两笔金额分别为14.234（打印出来是14.23）和18.673（打印出来是18.67），当他们相加时，内部求和的结果是32.907（打印出来是32.91），但是我们自己将打印的数字相加得到的是32.90。应当注意这个隐患。
利用流操纵符格式化数值的输出
在例子中，流操纵符setw(4) 规定了下一个输出值应占用的域宽为4。也就是说，cout 打印一个值，它至少占用4个字符位置。如果输出的值小于4个字符位置的宽度，那么在默认情况下，该值的输出在域宽范围内向右对齐；如果输出的值大于4个字符位置的宽度，那么域宽将向右侧扩展到整个值的实际宽度。
为了指出值要向左对齐输出，只需要简单地输出无参数的流操纵符left（在头文件<iostream>中可以找到）即可。当然向右对齐也可以恢复，只是再输出无参数的流操纵符right 而已。
我们在例子中应用了流操纵符fixed和setprecision ，这些格式的设置如果不被更改则会一直起作用。正因如此，称这样的设置为黏性设置（sticky setting）。可是，指定域宽的setw 只对接下来要输出的值有用。
3 do…while循环语句
do…while语句是循环体执行之后再进行循环继续条件的测试，因此循环体总是至少执行一次。
#include<iostream>
#include<iomanip>
#include<cmath>
using namespace std;
int main()
{
unsigned int counter = 1;
do
{
cout << counter << " ";
++counter;
} while (counter <= 10);
cout << endl;
}
注意while语句的括号右侧有分号。
4 switch多路选择语句
使用switch语句优化GradeBook类：
#include <string>
class GradeBook
{
public:
explicit GradeBook(std::string );
void setCourseName(std::string );
std::string getCourseName() const;
void displayMessage() const;
void inputGrades();
void displayGradeReport() const;
private:
std::string courseName;
unsigned int aCount;
unsigned int bCount;
unsigned int cCount;
unsigned int dCount;
unsigned int fCount;
};
#include <iostream>
#include "GradeBook.h"
using namespace std;
GradeBook::GradeBook(std::string)
: aCount(0), bCount(0), cCount(0), dCount(0), fCount(0);
{
setCourseName(name);
}
// SETTERS
void GradeBook::setCourseName(std::string)
{
if (name.length() <= 25)
courseName = name;
else
{
courseName = name.substr(0, 25);
cerr << "Name \"" << name << "\" exceeds maximum length (25).\n"
<< "Limiting courseName to first 25 characters.\n"
<< endl;
}
}
// GETTERS
string GradeBook::getCourseName() const
{
return courseName;
}
void GradeBook::displayMessage() const {
std::cout << "Welcome to the grade book for\n"
<< getCourseName() << "!\n"
<< std::endl;
}
void GradeBook::inputGrades() {
int grade;
cout << "Enter the letter grades.\n"
<< endl
<< "Enter the EOF character to end input." << endl;
while ((grade = cin.get()) != EOF)
{
switch (grade)
{
case 'A':
case 'a':
++aCount;
break;
case 'B':
case 'b':
++bCount;
break;
case 'C':
case 'c':
++cCount;
break;
case 'D':
case 'd':
++dCount;
break;
case 'F':
case 'f':
++fCount;
break;
case '\n':
case '\t':
case ' ':
break;
default:
cout << "Incorrect letter grade entered. Enter a new grade."
<< endl;
break;
}
}
}
void GradeBook::displayGradeReport() const {
cout << "\n\nNumber of students who received each letter grade:"
<< "\nA: " << aCount << "\nB: " << bCount << "\nC: " << cCount
<< "\nD: " << dCount << "\nF: " << fCount << endl;
}
#include "GradeBook.hpp"
int main()
{
GradeBook myGradeBook("CS101 C++ Programming");
myGradeBook.displayMessage();
myGradeBook.inputGrades();
myGradeBook.displayGradeReport();
}
读入输入的字符
函数cin.get() 从键盘读入一个字符并保存到整型变量grade中，一般字符存储在char类型的变量中，它们也可以存储在任何整数数据类型中，因为类型short、int、long和long long 都可以保证不比char类型小。
所以根据具体用途，即可以把字符当作整数来处理，也可按照字符来对待。如：
cout << "The character (" << 'a' << ") has the value " << static_cast<int>('a') << endl;
打印字符a和它的整数值，结果如下：
The character (a) has the value 97
一般而言，整个赋值表达式的值正是赋给赋值运算符左边变量。因此赋值表达式grade=cin.get()的值等于由cin.get()返回并赋给变量grade的值。
a = b = c = 0;
这行代码首先计算赋值表达式c = 0 的值（=运算符是从右到左结合的）。然后，赋值表达式c = 0 的值（是0）赋给变量b，接着，赋值表达式b = (c = 0) 的值（也是0）赋值给变量a。
输入EOF指示符
EOF代表“end-of-file”，是用于标记“文件结束”的一个符号。在程序中我们常使用EOF（一般取值为-1）做标记值，但不可以直接输入-1或者EOF这三个字符作为这个标记值。准确地说，只能输入一个由具体系统决定的代表“文件结束”的组合键，指示不再有数据需要输入了。
EOF是一个符号整数常量，它通过头文件<iostream> 包含到程序中。EOF具有的数据类型是int。
在OS X/UNIX/Linux系统和很多其他系统中，“文件结束”的输入通过在一行上输入如下的组合键实现：<Ctrl> d
在Microsoft Windows之类的其他系统下，“文件结束”的输入通过在一行上输入如下的组合键实现：<Ctrl> z
某些情况下，必须在按了前述组合键后，再按一次回车键。字符^Z 有时出现在屏幕上，表示文件结束。
在switch语句中，若在单词case与被测试的整数值之间遗漏了空格，例如将case 3:写成了case3: ，那么会引起一个逻辑错误。
在输入中忽略换行符、制表符和空格
case '\n':
case '\t':
case ' ':
break;
为了使程序读入字符，必须通过按回车键，这样会在希望处理的字符之后在输入中多加一个换行符。上述语句避免了每次输入换行符、制表符和空格时，都有default 子句打印一条错误信息。
每个case情况只可用于测试整型常量表达式——字符常量和整数常量的任意组合，其计算结果是一个常整数值。同样，每个case标签只能指定一个整型常量表达式。
TIPS：
在
switch语句的case标签中指定非常量的整型表达式是一个语法错误。在
switch语句中，如果提供同样的case标签，则产生一个编译错误。
有关数据类型的说明
C++具有灵活的数据类型长度，每种类型的整数取值的范围由具体平台所决定。
除了int和char之外，C++还提供了类型short、long和long long 。对于short整数而言，它的最小取值范围是-32768 ~ 32767。对于绝大多数的整数运算来说，long整数就足够了。long整数的最小取值范围是-2147483648 ~ 2147483647。在大多数计算机中，int类型要么与short类型等价，要么与long类型等价。各个int类型的取值范围至少与short类型相同，最多与long类型一样。数据类型char既可以用来表示计算机字符集中的任何字符，也可以用于表示小整数。
C++11的类内初始化器
C++11允许程序员在类声明中声明数据成员时，为它们提供默认值。如：
unsigned int aCount = 0;
unsigned int bCount = 0;
unsigned int cCount = 0;
unsigned int dCount = 0;
unsigned int fCount = 0;
这与之前例子中在类的构造函数中对数据成员初始化不同。
5 break和continue语句
break语句
break语句在while、for、do...while或者switch语句中执行，立刻使程序退出这些语句。
break语句的常见用法是要么提前离开循环，要么用于跳过switch语句的剩余部分。
continue语句
continue语句在while、for、do...while或者switch语句中执行时，是程序跳过循环体内剩下语句，继续进行循环体下一次迭代。
在while和do...while语句中，循环继续条件的测试在continue语句执行之后马上进行。在for语句中，则执行增值表达式，然后对循环继续条件进行测试。
在for循环语句中，当continue语句执行后，程序控制转到for头部的控制变量增值部分继续执行。
如果while语句的增值表达式跟随在continue语句之后时，该增值表达式在程序测试循环继续条件之前不会执行，很可能导致死循环。
6 逻辑运算符
逻辑与（&&）运算符
若我们希望在保证两个条件都为true的前提下才能选择某个执行路径，则可以使用&&运算符。
一个逻辑与表达式的右侧只有在其左侧为true的情况下才会被计算。
TIPS：
在数学中的 3<x<7 是正确的表达，但在C++中要写成
3 < x && x < 7。
逻辑或（||）运算符
&&运算符的优先级比||稍高些。两个运算符都是从左到右结合的。
与&&一样，含||的表达式，其计算在一旦能够确定整个表达式的真假时，就会立即结束。
逻辑非（！）运算符
一元的逻辑非运算符只用一个条件作为操作数，且放在要“逆转”的条件前面。如：
if(!(grade == sentineValue))
大多数情况下，对于用逻辑非运算符表达的条件，程序员同样可以通过合适的关系运算符或者相等运算符来表达。例如，上面语句可以写成：
if(grade ！= sentineValue)
7 运算符优先级总表
在上一章的总表中加入逻辑和逗号运算符。
| 运算符 | 结合律 | 类型 |
|---|---|---|
:: () | 从左向右 | 最高 |
++ -- static_cast<类型>() | 从左向右 | 后缀 |
++ -- + - ！ | 从右向左 | 一元（前缀） |
* / % | 从左向右 | 乘 |
+ - | 从左向右 | 加 |
<< >> | 从左向右 | 插入/提取 |
< <= > >= | 从左向右 | 关系 |
== != | 从左向右 | 相等 |
&& | 从左向右 | 逻辑与 |
|| | 从左向右 | 逻辑或 |
?: | 从右向左 | 条件 |
= += -= *= /= %= | 从右向左 | 赋值 |
, | 从左向右 | 逗号 |
8 ==运算符和=运算符的混淆问题
在赋值时用==运算符，在比较时用=运算符，都属于逻辑错误，这种互换具有破坏性，因为通常不产生语法错误。
TIPS：
在书写
x==7之类的条件时，通常将变量名放左边，常量放右边。但写成7==x这种形式会好些，即将常量放左边，变量名放右边，因为当不小心用=代替了==，编译器将起到保护作用。编译器会认为7=x是个编译错误，因为常量值是不可更改的。
左值和右值
变量名称为左值（lvalue），因为可以在赋值运算符左边使用；常量称为右值（rvalue），因为只能在赋值运算符右边使用。
左值可以作右值，但右值绝不能作左值。
如果想用一下一条简单语句为一个变量赋值：
x = 1;
却写成：
x == 1;
这里不是一个语法错误。编译器只是简单判断这个条件表达式。表达式的值为true或false，不管怎样，这里没赋值运算符，所以这个值自然丢失了，同时x的值保持不变。
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