C++ while 循环

在实际编程中，我们经常需要让计算机重复做同一件事。比如把 1 到 100 的整数加起来，总不能手动写 100 行加法代码，对吧？C++ 提供了 “循环语句”，只要指定的条件成立，就能自动反复执行同一段代码。

在 C++ 中，循环语句共有 3 种：① while 循环；② do...while 循环；③ for 循环。这一节我们先来学习最基础的 while 循环。

C++ while 循环语法

while 在英文中是 “当……的时候” 的意思。在 C++ 中，while 循环表示：只要指定的条件成立，就一直重复执行花括号里的代码。

语法：

while (条件) {
    // 条件为 true 时循环执行的代码
}

说明：

程序执行到 while 语句时，会先判断小括号里的 “条件”。如果条件为 true（真），就会进入花括号 {} 执行里面的代码，这部分被重复执行的代码称为 “循环体”。

当执行完一轮 {} 内部的代码后，程序会再次回到 while 的小括号处重新判断条件。如果条件依然为 true，就继续执行下一轮……如此循环往复，直到某一次条件变为 false（假）才结束整个循环，接着往下执行后面的代码。

在使用 while 循环时，小伙伴们需要注意以下 2 点：

• 循环体内部必须包含能让判断条件最终变为 false 的更新语句，比如 n++，否则循环会一直停不下来。
• 即使循环体内部只有一条语句，也建议统一使用花括号 {} 括起来，让代码结构更清晰、更不容易出错。

C++ while 循环示例

下面我们先通过一个简单的计数例子，看看 while 循环是怎么一步步运行的。

示例 1：输出 1 到 5 的整数

#include <iostream>

int main() {
    int n = 1;

    while (n <= 5) {
        std::cout << n << '\n';
        n++;    // 计数加 1
    }

    return 0;
}

运行结果如下。

1
2
3
4
5

分析：

在这个例子中，变量 n 的初始值为 1，判断条件为 n <= 5。在循环体内部，每次先输出当前的 n，然后执行 n++ 让 n 的值加 1。具体执行过程如下：

• 第 1 次判断：n 为 1，满足 n <= 5，进入循环输出 1，随后 n 变为 2。
• 第 2 次判断：n 为 2，满足 n <= 5，进入循环输出 2，随后 n 变为 3。
• 第 3 ~ 5 次判断：依次输出 3、4、5，当第 5 次循环执行完 n++ 后，n 变为 6。
• 第 6 次判断：此时 n 为 6，判断条件 6 <= 5 返回 false，直接退出 while 循环。

由于 while 循环是 “先判断条件，再执行循环体”，如果第一次判断时条件就不成立，比如把上面代码中 n 的初值改成 6，那么花括号里的循环体一次都不会执行。

理清执行顺序后，我们再使用 while 循环来解决一个经典的累加问题：计算 1 到 100 所有整数的和。

示例 2：计算 1 到 100 的整数之和

#include <iostream>

int main() {
    int n = 1;
    int sum = 0;

    while (n <= 100) {
        sum += n;
        n++;
    }

    std::cout << "1 + 2 + 3 + ... + 100 = " << sum << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

1 + 2 + 3 + ... + 100 = 5050

分析：

这里我们定义了两个整型变量：n 用来从 1 递增到 100，sum 用来保存累加的总和。注意在累加开始前，必须先把 sum 初始化为 0。如果只写 int sum; 而不赋初值，内存里会残留随机的垃圾值，算出来的总和就不对了。

在循环体内部，sum += n 等价于 sum = sum + n，用来把每一轮的 n 累加到 sum 中。

第 1 轮把 1 加进 sum 得到 1，第 2 轮再把 2 加进去得到 3……直到第 100 轮加完 100 后，n 自增变为 101。接着进行第 101 次判断时，101 <= 100 返回 false，程序退出循环并输出结果 5050。

示例 3：计算 100 以内的奇数之和

#include <iostream>

int main() {
    int n = 1;
    int sum = 0;

    while (n < 100) {
        sum += n;
        n += 2;
    }

    std::cout << "1 + 3 + 5 + ... + 99 = " << sum << '\n';
    return 0;
}

运行结果如下。

1 + 3 + 5 + ... + 99 = 2500

分析：

n += 2; 表示每一轮循环让 n 的值增加 2，因此 n 会依次取 1、3、5、……、99，跳过所有偶数，把 100 以内的奇数全部累加到 sum 中。

对于这个例子来说，将判断条件 n < 100 改为 n <= 99 得到的结果也是一样的，因为当 n 从 99 加上 2 变成 101 时，这两个条件都会返回 false。同理，示例 2 中的 n <= 100 也等价于 n < 101，小伙伴们可以代入边界值验证一下。

C++ while 死循环

如果 while 小括号里的判断条件一直保持为 true，循环就永远不会自然停止，程序会一直运行下去，这种现象叫做 “死循环”。

示例 4：漏写更新语句导致死循环

#include <iostream>

int main() {
    int n = 1;

    while (n <= 5) {
        std::cout << "欢迎来到绿叶网\n";
    }

    return 0;
}

运行结果如下。

欢迎来到绿叶网
欢迎来到绿叶网
……
欢迎来到绿叶网

分析：

这就是初学者最容易写出的一种死循环。由于循环体内部漏写了 n++，变量 n 的值永远停留在 1，条件 n <= 5 始终为 true，屏幕就会不停地打印文字。如果在本地终端运行时遇到死循环，我们可以按下快捷键（Ctrl + C）强制停止程序。

除了漏写更新语句之外，如果在 while (条件) 的小括号后面不小心多加了一个英文分号（;），同样会导致死循环：

int n = 1;

// 正确方式
while (n <= 5) {
    std::cout << n << '\n';
    n++;
}

// 错误方式
while (n <= 5); {
    std::cout << n << '\n';
    n++;
}

在上面的错误方式中，while (n <= 5); 末尾的分号本身就是一条空语句，相当于循环体里什么也没干，后面的花括号 {} 跟 while 已经没有任何关系了。由于 n 一开始等于 1，在空循环里又不会改变，程序就会一直卡死在 while 这一行。

当然了，在实际开发中，有时我们也会故意写出 while (true)，然后在循环体内部配合 break 语句，当满足某个条件时再主动跳出循环。但对于并非故意设计的意外死循环，平时写代码时一定要多加留意避免。