5.4.2. Традиционный оператор for

Операторfor имеет следующий синтаксис:

for (инициализирующий-оператор условие; выражение)

 оператор

Слово for и часть в круглых скобках зачастую упоминают как заголовок for (for header).

Инициализирующий-оператор должен быть оператором объявления, выражением или пустым оператором. Каждый из этих операторов завершается точкой с запятой, поэтому данную синтаксическую форму можно рассматривать так:

for (инициализатор; условие; выражение)

 оператор

Как правило, инициализирующий-оператор используется для инициализации или присвоения исходного значения переменной, изменяемой в цикле. Для управления циклом служит условие. Пока условие истинно, оператор выполняется. Если при первой проверке условие оказывается ложным, оператор не выполняется ни разу. Для изменения значения переменной, инициализированной в инициализирующем операторе и проверяемой в условии, используется выражение. Оно выполняется после каждой итерации цикла. Как и в других случаях, оператор может быть одиночным оператором или блоком операторов.

Поток выполнения в традиционном цикле for

Рассмотрим следующий цикл for из раздела 3.2.3:

// обрабатывать символы,

// пока они не исчерпаются или не встретится пробел

for (decltype(s.size()) index = 0;

     index != s.size () && !isspace(s[index]); ++index)

 s[index] = toupper(s[index]); // преобразовать в верхний регистр

Порядок его выполнения таков.

1. В начале цикла только однажды выполняется инициализирующий-оператор. В данном случае определяется переменная index и инициализируется нулем.

2. Затем обрабатывается условие. Если index не равен s.size() и символ в элементе s[index] не является пробелом, то выполняется тело цикла for. В противном случае цикл заканчивается. Если условие ложно уже на первой итерации, то тело цикла for не выполняется вообще.

3. Если условие истинно, то тело цикла for выполняется. В данном случае оно переводит символ в элементе s[index] в верхний регистр.

4. И наконец, обрабатывается выражение. В данном случае значение переменной index увеличивается 1.

Эти четыре этапа представляют первую итерацию цикла for. Этап 1 выполняется только однажды при входе в цикл. Этапы 2–4 повторяются, пока условие не станет ложно, т.е. пока не встретится символ пробела в элементе s или пока index не превысит s.size().

Не забывайте, что видимость любого объекта, определенного в пределах заголовка for, ограничивается телом цикла for. Таким образом, в данном примере переменная index недоступна после завершения цикла for.

Несколько определений в заголовке for

Подобно любому другому объявлению, инициализирующий-оператор способен определить несколько объектов. Однако только инициализирующий-оператор может быть оператором объявления. Поэтому у всех переменных должен быть тот же базовый тип (см. раздел 2.3). Для примера напишем цикл, дублирующий элементы вектора в конец следующим образом:

// запомнить размер v и остановиться,

// достигнув первоначально последнего элемента

for (decltype(v.size()) i = 0, sz = v.size(); i != sz; ++i)

 v.push_back(v[i]);

В этом цикле инициализирующий-оператор определяется индекс i и управляющая переменная цикла sz.

Пропуск частей заголовка for

В заголовке for может отсутствовать любой (или все) элемент: инициализирующий-оператор, условие или выражение.

Когда инициализация не нужна, вместо инициализирующего оператора можно использовать пустой оператор. Например, можно переписать цикл, который искал первое отрицательное число в векторе так, чтобы использовался цикл for:

auto beg = v.begin();

for ( /* ничего */; beg != v.end() && *beg >= 0; ++beg)

 ; // ничего не делать

Обратите внимание: для указания на отсутствие инициализирующего оператора точка с запятой необходима, точнее, точка с запятой представляет пустой инициализирующий оператор. В этом цикле for тело также пусто, поскольку все его действия осуществляются в условии и выражении. Условие решает, когда придет время прекращать просмотр, а выражение увеличивает итератор.

Отсутствие части условие эквивалентно расположению в условии значения true. Поскольку условие истинно всегда, тело цикла for должно содержать оператор, обеспечивающий выход из цикла. В противном случае цикл будет выполняться бесконечно.

for (int i = 0; /* нет условия */ ; ++i) {

 // обработка i; код в цикле должен остановить итерацию!

}

В заголовке for может также отсутствовать выражение. В таких циклах либо условие, либо тело должно делать нечто обеспечивающее итерацию. В качестве примера перепишем цикл while, читающий ввод в вектор целых чисел.

vector<int> v;

for (int i; cin >> i; /* нет выражения */ )

 v.push_back(i);

В этом цикле нет никакой необходимости в выражении, поскольку условие изменяет значение переменной i. Условие проверяет входной поток, поэтому цикл заканчивается, когда прочитан весь ввод или произошла ошибка ввода.

Упражнения раздела 5.4.2

Упражнение 5.15. Объясните каждый из следующих циклов. Исправьте все обнаруженные ошибки.

(a) for (int ix = 0; ix != sz; ++ix) { /* ... */ }

    if (ix != sz)

     // ...

(b) int ix;

    for (ix != sz; ++ix) { /* ... */ }

(c) for (int ix = 0; ix != sz; ++ix, ++sz) { /* ... */ }

Упражнение 5.16. Цикл while особенно хорош, когда необходимо выполнить некое условие; например, когда нужно читать значения до конца файла. Цикл for считают циклом пошагового выполнения: индекс проходит диапазон значений в коллекции. Напишите идиоматическое использование каждого цикла, а затем перепишите каждый случаи использования в другой конструкции цикла. Если бы вы могли использовать только один цикл, то какой бы вы выбрали и почему?

Упражнение 5.17. Предположим, есть два вектора целых чисел. Напишите программу, определяющую, не является ли один вектор префиксом другого. Для векторов неравной длины сравнивайте количество элементов меньшего вектора. Например, если векторы содержат значения 0, 1, 1, 2 и 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8 соответственно, ваша программа должна возвратить true.