C++ for 循环：语法、示例与常见错误

为什么需要 for 循环

switch 选出一个分支，执行一次。但真实的程序需要反复做某件事：打印每个分数、对一组数字求和、画出网格的 10 行。for 循环是 C++ 中把代码重复执行已知次数的主力工具，自带一个由你控制的计数器。

for 循环需要的一切都集中在一个紧凑的循环头里，所以“执行多少次、怎么执行”一眼就能看清。

三段式循环头

for 循环头有三个部分，用分号隔开：初始化、条件和更新。

for (initializer; condition; update) {
    // body - runs while condition is true
}

它们按特定的顺序执行：初始化在开始时运行一次；然后在每次迭代之前检查条件；只有条件为 true 时才运行循环体；更新在每次迭代结束时运行，紧接着再次检查条件。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << "i = " << i << "\n";
    }
    cout << "done\n";
}

这里 int i = 0 只运行一次。接着检查 i < 5：只要它成立，循环体就打印一行，然后 i++ 让计数器加一。当 i 变成 5 时，条件为 false，于是循环退出，打印出 done。循环体恰好运行 5 次，i 依次取 0 到 4。

在循环头里声明计数器（int i = 0）能让 i 的作用域限定在循环之内：右花括号之后它就不存在了，这正是你想要的。

正向计数、反向计数与按步长计数

更新部分并不局限于 i++。你可以倒着数，可以按任意步长前进，也可以遍历数组下标。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // count down
    for (int i = 5; i > 0; i--) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << "liftoff\n";

    // step by 2 (even numbers)
    for (int n = 0; n <= 10; n += 2) {
        cout << n << " ";
    }
    cout << "\n";
}

第一个循环在 i > 0 时运行，每次减一，所以打印 5 4 3 2 1。第二个循环每轮加 2，并使用 <= 10，因为 10 是我们想包含的值。让条件和更新相互匹配：倒着数搭配 > 或 >=，正着数搭配 < 或 <=。

遍历数组

计数循环最常见的用途是按下标遍历数组。计数器同时也是你要读取的位置。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int scores[] = {88, 92, 75, 60, 100};
    int n = sizeof(scores) / sizeof(scores[0]);

    int total = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        total += scores[i];
    }

    cout << "Sum: " << total << "\n";
    cout << "Average: " << total / n << "\n";
}

注意条件是 i < n，而不是 i <= n。一个有 5 个元素的数组，有效下标是 0 到 4；下标 5 已经越过末尾了。读取 scores[5] 是未定义行为：它可能打印出垃圾值、崩溃，或者看起来正常运行却悄悄破坏了内存。对于任何从零开始计数的数组，i < n 都是安全的默认写法。

如果你只需要值而不需要下标，基于范围的 for 更简洁。当你确实需要位置时，再使用经典的下标循环。

break 与 continue

有两个关键字能让你在循环中途改变流程。break 立即退出循环；continue 跳过当前迭代剩下的部分，直接跳到更新。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // stop at the first number divisible by 7
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        if (i % 7 == 0) {
            cout << "First multiple of 7: " << i << "\n";
            break;
        }
    }

    // print only odd numbers, skipping the evens
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue;
        }
        cout << i << " ";
    }
    cout << "\n";
}

第一个循环一找到 7 就停止，不再检查剩下的数。第二个循环在 i 为偶数时用 continue 跳过循环体里的打印，但更新 i++ 依然会运行，所以循环会继续向前推进。一个不易察觉的坑：continue 跳到的是更新部分，所以如果某个循环的计数器不是在循环头里、而是在循环体内部更新的，你又依赖了 continue，就可能意外跳过那次更新，陷入死循环。

嵌套循环

把一个 for 放进另一个里面，就能处理网格、表格或成对的数据。外层循环每走一步，内层循环都会完整地运行一遍。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    for (int row = 1; row <= 3; row++) {
        for (int col = 1; col <= 3; col++) {
            cout << row * col << "\t";
        }
        cout << "\n";
    }
}

这会打印一个 3x3 的乘法表。外层循环固定一个 row，内层循环扫过这一行的每个 col，然后用换行结束这一行。给计数器起不同的名字（row/col，而不是 i/i）：重复使用同一个名字会遮蔽外层的变量，产生让人摸不着头脑的 bug。还要注意开销：把一个 n 次循环嵌套在另一个 n 次循环里，循环体会运行 n * n 次，次数增长得很快。

常见的坑

C++ 中大多数 for 循环 bug 都出自下面几个陷阱：

• 差一错误：对从零开始计数的大小使用 i <= n，会多读一个越过末尾的元素。用 i < n。
• 无符号数下溢：用无符号类型倒着数，永远不会变成负数。for (size_t i = n - 1; i >= 0; i--) 会永远循环下去，因为对于无符号值，i >= 0 永远为真：当 i 是 0 时，i-- 会绕回成一个巨大的正数。倒着数时使用有符号的 int，或者改写条件。
• 在循环体内修改计数器：既在循环头里又在循环体里修改 i，会让循环次数变得难以预测。只选一个地方修改。

// BUG: infinite loop - unsigned i is never < 0
for (size_t i = n - 1; i >= 0; i--) {
    process(arr[i]);
}

浮点数计数器是另一个隐蔽的风险：for (double x = 0.0; x != 1.0; x += 0.1) 可能永远无法恰好等于 1.0，因为 0.1 无法被精确存储。用整数计数，在循环内部计算这个值，或者用 < 代替 !=。

下一步：while 循环

当你事先知道次数时，for 循环最好用。但有时你需要一直重复，直到某个条件发生变化为止，比如一直读取输入直到文件末尾、一直重试直到成功，而步数并不固定。这正是 while 循环的工作，它把循环头精简到只剩一个条件。下一页就讲它。