Циклы: while, do-while, for

В самом первом уроке, чтобы вывести три строки, пришлось трижды написать почти одинаковый std::cout. Для трёх строк это терпимо, для тысячи — нет. Циклы решают именно это: выполнить один и тот же код много раз, не копируя его руками.

01Что ты изучишь

• while — повторение, пока условие истинно, проверка перед каждым повтором
• do-while — то же самое, но проверка после, минимум одно выполнение гарантировано
• for — компактная запись, когда известно, сколько раз повторять
• break — досрочно выйти из цикла целиком
• continue — пропустить остаток текущего повтора и перейти к следующему

02Основная идея: «повторяй, пока...»

Цикл — это компьютерный аналог инструкции вида «повторяй это, пока не выполнится условие», ровно как в обычных задачах: мой тарелки, пока в раковине есть грязные; отожмись 20 раз; проверяй почту, пока не придёт нужное письмо. В каждом из этих примеров есть действие, которое повторяется, и условие, которое рано или поздно останавливает повторение. Три конструкции этого урока — while, do-while, for — делают ровно это, различаясь только тем, когда именно проверяется условие и насколько компактно записан счётчик повторов.

03while — пока условие истинно

Обратный отсчёт от 3 до Liftoff — три строки, которые различаются только числом. Написать их вручную несложно, а если отсчёт не от 3, а от 100 — уже нет. while берёт то же условие bool, что уже встречалось в if, и просто не отпускает выполнение из блока { }, пока условие остаётся true — проверяет его перед каждым повтором заново.

int countdown = 3;

while (countdown > 0)
{
    std::cout << countdown << "\n";
    countdown = countdown - 1;
}
std::cout << "Liftoff!\n";

Важно: countdown = countdown - 1; внутри блока — это то, что в итоге сделает условие false. Без этой строки условие countdown > 0 останется истинным навсегда — программа зациклится и не завершится (см. «Типичные ошибки»). Условие проверяется до каждого повтора — если оно ложно с самого начала, блок не выполнится ни разу.

04do-while — сначала выполнить, потом проверить

do-while — то же самое, но условие проверяется после блока, а не до. Из-за этого тело цикла выполнится хотя бы один раз, даже если условие изначально ложно:

int attempts = 0;

do
{
    std::cout << "Attempt\n";
    attempts = attempts + 1;
}
while (attempts < 3);

Обрати внимание на синтаксис: while (...) здесь идёт после блока и заканчивается ; — в этом легко ошибиться, перепутав с обычным while. На практике do-while используется реже обычного while — только там, где по смыслу нужно выполнить действие как минимум один раз, прежде чем впервые проверять условие (например: показать меню хотя бы раз, даже если пользователь сразу выберет «выход»).

05for — известное число повторов

«Вывести числа от 1 до 5» через while требует переменной-счётчика до цикла, условия в скобках while и шага изменения счётчика где-то внутри блока — три части, логически связанные, но разнесённые по трём разным местам кода. for существует именно затем, чтобы для самого частого случая («заранее известно, сколько раз повторять») эти три части не приходилось разносить — собирает их в одну строку:

for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    std::cout << i << "\n";
}

Три части в скобках, разделённые ;: int i = 1 — инициализация, выполняется один раз перед первым повтором; i <= 5 — условие, проверяется перед каждым повтором, как в while; i++ — шаг, выполняется после каждого повтора (i++ — сокращение для i = i + 1, инкремент). Тот же цикл, что выше, через while, выглядел бы так:

int i = 1;
while (i <= 5)
{
    std::cout << i << "\n";
    i++;
}

Логика одна и та же — for просто держит все три части рядом, что снижает риск забыть шаг изменения счётчика (частая причина зацикливания, см. ниже).

06while, do-while и for — таблица

На практике for выбирают чаще всего именно потому, что счётчик, условие и шаг видны в одном месте — сложнее забыть что-то одно, в отличие от while, где эти три части разбросаны по разным строкам (см. «Живая отладка» ниже про забытый шаг).

07Вложенные циклы

Тело цикла — это блок { }, а внутри блока может быть любая инструкция, включая ещё один цикл — точно тот же принцип вложенности, что был с if внутри if в прошлом уроке. Программа-персонаж это хорошо иллюстрирует: отряд из нескольких участников, и для каждого нужно смоделировать несколько раундов боя — внешний цикл идёт по участникам отряда, внутренний — по раундам боя для текущего участника.

int damage = 5;

for (int member = 1; member <= 3; member++)
{
    int hp = member * 20;   // у каждого участника отряда своё стартовое HP

    for (int round = 1; round <= 3; round++)
    {
        hp = hp - damage;
        std::cout << "Участник " << member << ", раунд " << round << ": HP = " << hp << "\n";
    }
}

При каждом повторе внешнего цикла (member) переменная hp объявляется заново — со своим стартовым значением для этого участника — и внутренний цикл (round) выполняется полностью, от начала до конца, прежде чем внешний перейдёт к следующему member. Именно поэтому hp у второго участника начинается с 40, а не продолжает уменьшаться от первого — она объявлена внутри тела внешнего цикла, а значит создаётся заново на каждом его повторе (та же область видимости, что в прошлом уроке). Для трёх участников по три раунда тело внутреннего цикла выполнится 3 × 3 = 9 раз — с ростом размеров вложенных циклов число повторов растёт как произведение, а не сумма, это стоит держать в голове.

08Хуже → лучше: границы цикла

Задача — вывести числа от 1 до 5 включительно, ровно пять штук. Все три версии ниже синтаксически корректны и компилируются без единой ошибки.

for (int i = 0; i <= 5; i++)
{
    std::cout << i << " ";
}

Счётчик начинается с 0 (а нужно с 1), да ещё и условие i <= 5 включает само число 5 — суммарно шесть повторов вместо пяти. Классический off-by-one, разобранный ниже в «Типичных ошибках».

for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    std::cout << i << " ";
}

Правильно по количеству и по значениям — но вывод заканчивается лишним пробелом после последнего числа (незаметно в консоли, но не идеально для чистого форматирования).

for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    std::cout << i;
    if (i < 5)
    {
        std::cout << ", ";
    }
}
std::cout << "\n";

if (i < 5) внутри цикла — из прошлого урока: разделитель ", " печатается только между числами, а не после последнего. Небольшая деталь, но именно так формируют списки в реальном выводе.

09break и continue

Оба работают внутри любого цикла (while, do-while, for) и меняют его обычный ход:

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    if (i == 5)
    {
        break;               // цикл остановится на i == 5, дальше не пойдёт
    }
    std::cout << i << "\n";  // выведет 1 2 3 4
}

break в switch из прошлого урока — тот же самый оператор: он точно так же «выходит» из окружающей конструкции, просто там окружающей конструкцией был switch, а не цикл.

10Попробуй изменить

• В примере из раздела «for» замени i <= 5 на i < 5 — последнее число в выводе изменится с 5 на 4.
• В примере из раздела «break и continue» замени break; на continue; — вместо остановки на 5 цикл пропустит только вывод числа 5 и продолжит до 10.
• Убери attempts = attempts + 1; из примера do-while — программа зациклится (не делай этого в реальном проекте без способа прервать выполнение).
• В примере с отрядом замени внутренний предел round <= 3 на round <= 5 — на каждого участника станет приходиться пять раундов урона вместо трёх.

11Живая отладка: типичные ошибки

Как и в прошлых двух уроках, ни одна из этих ошибок не остановит компиляцию.

int i = 0;
while (i < 5)
{
    std::cout << i;   // i никогда не меняется — условие всегда истинно
}

for (int i = 0; i < 5; i++);   // ; здесь — пустое тело цикла
{
    std::cout << i;
}

12Проверь себя

Три вопроса: предсказание количества повторов, диагностика бесконечного цикла и разница между break и continue.

13Практика

14Термины

15Что ты теперь умеешь

До этого урока каждая повторяющаяся строка кода писалась руками. Теперь повторение — это одна конструкция:

• Ты можешь выбрать между while, do-while и for под конкретную задачу — известно ли заранее число повторов и нужно ли гарантированно хотя бы одно выполнение.
• Ты можешь предсказать, сколько раз выполнится тело цикла и с какими значениями счётчика, включая нестандартный шаг.
• Ты можешь найти в чужом коде причину бесконечного цикла — отсутствие изменения переменной, влияющей на условие.
• Ты можешь использовать break и continue осознанно, понимая разницу между «остановить весь цикл» и «пропустить один повтор».
• Ты можешь вложить один цикл в другой и объяснить, почему число повторов внутреннего тела растёт как произведение, а не сумма.

16Кратко

• while (условие) { ... } — повторяет блок, пока условие истинно; проверка до повтора.
• do { ... } while (условие); — то же самое, но проверка после — минимум одно выполнение гарантировано.
• for (инициализация; условие; шаг) { ... } — компактная запись для известного числа повторов.
• break; — выйти из цикла (или switch) целиком; continue; — пропустить остаток текущего повтора.
• Забытый шаг изменения счётчика — самая частая причина зависшей программы.

Циклы повторяют один и тот же код — но пока этот код обязан быть написан прямо внутри main(). Следующий урок — функции: способ вынести повторяющуюся логику в отдельный именованный блок и вызывать его откуда угодно, а не только внутри одного цикла.

for (int32 i = 0; i < InventoryItems.Num(); i++)
{
    UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Item %d: %s"), i, *InventoryItems[i]);
}
// или, идиоматичнее для Unreal-массивов (TArray) — range-based for:
for (const FString& Item : InventoryItems)
{
    UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Item: %s"), *Item);
}

void AMyActor::Tick(float DeltaTime)
{
    Super::Tick(DeltaTime);
    // этот код выполняется каждый кадр — как тело цикла без видимого while
    Health = FMath::Clamp(Health + RegenRate * DeltaTime, 0.0f, MaxHealth);
}