C++: полное руководство по циклам while

Циклы while  —  фундаментальные строительные блоки программирования на C++. Рассмотрим их практическое применение с четкими примерами и реальными сценариями.

Базовый синтаксис цикла while

Начнем со структуры цикла:

#include <iostream>

int main() {
    int count = 0;
    
    while (count < 5) {
        std::cout << count << " ";
        count++;
    }
    std::cout << std::endl;
    // Вывод: 0 1 2 3 4
    
    return 0;
}

Цикл продолжается, пока условие count < 5 не становится true. На каждой итерации выводится текущее значение и увеличивается счетчик.

Проверка ввода циклами while

Циклы while отлично справляются с проверкой ввода:

#include <iostream>

int getValidAge() {
    int age;
    
    while (true) {
        std::cout << "Enter age (0-120): ";
        std::cin >> age;
        
        if (std::cin.fail()) {
            std::cin.clear();
            std::cin.ignore(10000, '\n');
            std::cout << "Invalid input. Please enter a number.\n";
            continue;
        }
        
        if (age >= 0 && age <= 120) {
            break;
        }
        
        std::cout << "Age must be between 0 and 120.\n";
    }
    
    return age;
}

int main() {
    int userAge = getValidAge();
    std::cout << "Valid age entered: " << userAge << std::endl;
    return 0;
}

В этом примере показано, как обрабатываются недопустимые типы вводимых данных и значения вне допустимого диапазона.

Обработка файлов циклами while

Вот как циклом while построчно считывается файл:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

int countWords(const std::string& filename) {
    std::ifstream file(filename);
    std::string word;
    int wordCount = 0;
    
    if (!file.is_open()) {
        std::cerr << "Error opening file: " << filename << std::endl;
        return -1;
    }
    
    while (file >> word) {
        wordCount++;
    }
    
    file.close();
    return wordCount;
}

int main() {
    std::string filename = "sample.txt";
    int words = countWords(filename);
    
    if (words >= 0) {
        std::cout << "Word count: " << words << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

Программы, управляемые из меню

Циклы while идеальны для создания интерактивных меню:

#include <iostream>
#include <string>

class Calculator {
private:
    double result;
    
public:
    Calculator() : result(0) {}
    
    void showMenu() {
        std::cout << "\nCurrent value: " << result << std::endl;
        std::cout << "1. Add\n";
        std::cout << "2. Subtract\n";
        std::cout << "3. Multiply\n";
        std::cout << "4. Divide\n";
        std::cout << "5. Clear\n";
        std::cout << "6. Exit\n";
    }
    
    void run() {
        int choice;
        double number;
        
        while (true) {
            showMenu();
            std::cout << "Enter choice (1-6): ";
            
            if (!(std::cin >> choice)) {
                std::cin.clear();
                std::cin.ignore(10000, '\n');
                std::cout << "Invalid input\n";
                continue;
            }
            
            if (choice == 6) break;
            
            switch (choice) {
                case 1:
                    std::cout << "Enter number to add: ";
                    std::cin >> number;
                    result += number;
                    break;
                    
                case 2:
                    std::cout << "Enter number to subtract: ";
                    std::cin >> number;
                    result -= number;
                    break;
                    
                case 3:
                    std::cout << "Enter number to multiply by: ";
                    std::cin >> number;
                    result *= number;
                    break;
                    
                case 4:
                    std::cout << "Enter number to divide by: ";
                    std::cin >> number;
                    if (number != 0) {
                        result /= number;
                    } else {
                        std::cout << "Cannot divide by zero\n";
                    }
                    break;
                    
                case 5:
                    result = 0;
                    break;
                    
                default:
                    std::cout << "Invalid choice\n";
            }
        }
    }
};

int main() {
    Calculator calc;
    calc.run();
    return 0;
}

Пример из геймдева

Циклы while важны в разработке игр. Вот простая игра на угадывание чисел:

#include <iostream>
#include <random>
#include <chrono>

class NumberGame {
private:
    int targetNumber;
    int attempts;
    int maxAttempts;
    
    int generateRandomNumber(int min, int max) {
        auto seed = std::chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count();
        std::default_random_engine generator(seed);
        std::uniform_int_distribution<int> distribution(min, max);
        return distribution(generator);
    }
    
public:
    NumberGame(int max = 100, int maxTries = 7) 
        : maxAttempts(maxTries), attempts(0) {
        targetNumber = generateRandomNumber(1, max);
    }
    
    void play() {
        int guess;
        bool won = false;
        
        std::cout << "Guess a number between 1 and 100\n";
        
        while (attempts < maxAttempts) {
            std::cout << "\nAttempts left: " << (maxAttempts - attempts) << std::endl;
            std::cout << "Enter your guess: ";
            
            if (!(std::cin >> guess)) {
                std::cin.clear();
                std::cin.ignore(10000, '\n');
                std::cout << "Please enter a valid number\n";
                continue;
            }
            
            attempts++;
            
            if (guess == targetNumber) {
                won = true;
                break;
            } else if (guess < targetNumber) {
                std::cout << "Too low!\n";
            } else {
                std::cout << "Too high!\n";
            }
        }
        
        if (won) {
            std::cout << "\nCongratulations! You won in " << attempts << " attempts!\n";
        } else {
            std::cout << "\nGame Over! The number was: " << targetNumber << std::endl;
        }
    }
};

int main() {
    NumberGame game;
    game.play();
    return 0;
}Data Processing with While Loops

Вот пример обработки числовых данных, пока не введено контрольное значение:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

class DataAnalyzer {
private:
    std::vector<double> numbers;
    
public:
    void inputData() {
        double num;
        std::cout << "Enter numbers (-1 to stop):\n";
        
        while (true) {
            if (!(std::cin >> num)) {
                std::cin.clear();
                std::cin.ignore(10000, '\n');
                std::cout << "Invalid input. Please enter a number.\n";
                continue;
            }
            
            if (num == -1) break;
            numbers.push_back(num);
        }
    }
    
    void showStats() {
        if (numbers.empty()) {
            std::cout << "No data entered.\n";
            return;
        }
        
        double sum = std::accumulate(numbers.begin(), numbers.end(), 0.0);
        double mean = sum / numbers.size();
        
        double max = numbers[0];
        double min = numbers[0];
        
        for (double num : numbers) {
            if (num > max) max = num;
            if (num < min) min = num;
        }
        
        std::cout << "\nStatistics:\n";
        std::cout << "Count: " << numbers.size() << std::endl;
        std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
        std::cout << "Mean: " << mean << std::endl;
        std::cout << "Min: " << min << std::endl;
        std::cout << "Max: " << max << std::endl;
    }
};

int main() {
    DataAnalyzer analyzer;
    analyzer.inputData();
    analyzer.showStats();
    return 0;
}

Альтернатива в виде цикла do-while

Иногда предпочтительнее цикл do-while:

#include <iostream>
#include <string>

std::string getPassword() {
    std::string password;
    
    do {
        std::cout << "Enter a password (minimum 8 characters): ";
        std::getline(std::cin, password);
    } while (password.length() < 8);
    
    return password;
}

int main() {
    std::string password = getPassword();
    std::cout << "Valid password set!\n";
    return 0;
}

Циклом do-while гарантируется минимум одно выполнение тела цикла.

Заключение

Циклы while необходимы в программировании на C++. Особенно кстати они приходятся для:

1. Проверки ввода.
2. Обработки файлов.
3. Программ, управляемых из меню.
4. Разработки игр.
5. Обработки данных.
6. Взаимодействия с пользователями.

Обобщим ключевые моменты:

1. Всегда указывайте способ выхода из цикла.
2. Корректно обрабатывайте недопустимые входные данные.
3. Когда требуется минимум одна итерация, воспользуйтесь do-while.
4. Применяйте простое и понятное условие цикла.
5. Используйте пригодные названия переменных и четкую логику.

Читайте также:

• C++: полное руководство по операторам Switch со строками
• C++: полное руководство по «приведению вверх»
• C++: подробное руководство по выводу массива

Читайте нас в Telegram, VK и Дзен

---

Перевод статьи ryan: C++ While Loops: Comprehensive Guide