C++ while 循环：语法、do-while 与常见陷阱

没有计数器的时候

for 循环是围绕一个事先设好的计数器构建的。但很多循环并没有明确的次数：不断读取数字直到输入结束，不断要求输入密码直到正确，不断把一个值减半直到它变成 1。对于这些情况，while 循环是最自然的选择：只要条件保持为 true，它就一直重复。

while 循环在每次执行之前都会检查条件，包括第一次。如果条件一开始就是 false，循环体根本不会执行。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int count = 3;

    while (count > 0) {
        cout << "Liftoff in " << count << "\n";
        count--;
    }

    cout << "Go!\n";
}

先检查条件 count > 0；如果为 true 就执行循环体，然后回到开头再次检查。count-- 这一行最终会让条件变为 false，去掉它，循环就会永远运行下去。

while 循环的结构

把它和你已经熟悉的三段式 for 循环比较一下。while 循环把这三件事拆开了：初始化在循环之前完成，条件写在括号里，更新则放在循环体内部。

int i = 0;          // initialization - before the loop
while (i < 5) {     // condition - checked each pass
    cout << i << "\n";
    i++;            // update - you must remember this yourself
}

最后一点正是要注意的地方。在 for 循环中，更新部分就紧挨着条件，很难忘记。而在 while 循环中，它只是循环体里的又一条语句，最常见的 bug 就是漏写了它，导致程序卡死。

还有一个专坑初学者的 C++ 陷阱：条件后面多出的一个分号，会让循环体变成一条空语句。

int i = 0;
while (i < 5);   // <-- this semicolon is the entire loop body
{
    cout << i << "\n";
    i++;
}

这会什么也不做地永远循环下去，因为 ; 就是循环体，而 i 永远不会改变。花括号里的代码块随后只会执行一次。编译器不会阻止你：这是完全合法的代码，只是不是你想要的。

do-while：至少执行一次循环体

有时你需要先执行一次循环体，才能决定是否要重复。do-while 循环在底部检查条件，所以循环体总是至少执行一次：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number;

    do {
        cout << "Enter a positive number: ";
        cin >> number;
    } while (number <= 0);

    cout << "Thanks! You entered " << number << "\n";
}

你必须至少提示并读取一次，才能知道输入是否有效，而这正是 do-while 提供的。注意 while (...) 后面的分号：在 C++ 中，do-while 必须写这个分号，忘了它是常见的编译错误。

当条件一开始就是 false 时，它和普通 while 的区别就一目了然了：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 10;

    // while: condition false up front -> body never runs
    while (x < 5) {
        cout << "while body\n";
    }

    // do-while: runs once, THEN checks -> body runs exactly once
    do {
        cout << "do-while body\n";
    } while (x < 5);
}

只有 do-while body 被打印出来。while 循环完全跳过了它的循环体，因为在第一次检查之前 x < 5 就已经是 false。

循环直到 cin 失败

while 的一个经典用法是一直读取，直到输入停止：没有计数器，只是一直读下去，直到输入流告诉你该结束了。在 C++ 中，cin >> value 的求值结果就是输入流本身，读取成功时它为真，一旦遇到输入结束或类型不匹配就为假。这让它成为一个简洁的循环条件：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int value;
    int sum = 0;

    cout << "Enter numbers to add (Ctrl+D / non-number to finish):\n";

    while (cin >> value) {
        sum += value;
    }

    cout << "Total: " << sum << "\n";
}

这个条件身兼两职：一步之内既读取又检测。再对比一下哨兵值的写法，比如遇到 0 就停止。这时你必须在循环之前读取一次，并在每次循环的末尾再读取一次，让条件检测的始终是新输入：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int value;
    int sum = 0;

    cout << "Enter numbers to add (0 to finish):\n";
    cin >> value;

    while (value != 0) {
        sum += value;
        cin >> value;   // forget this line and 'value' never changes -> infinite loop
    }

    cout << "Total: " << sum << "\n";
}

如果忘了循环体内的第二次读取，value 就永远不会改变，你就得到了一个死循环。while (cin >> value) 这种写法把读取并入了条件，从而避开了这个问题。

while 循环中的 break 和 continue

break 和 continue 在这里的作用和在 for 循环中一样。break 立即离开循环；continue 直接跳回条件检查，跳过本次循环剩下的部分：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n = 0;

    while (true) {                  // intentional "loop forever"
        n++;
        if (n % 2 == 0) continue;   // skip even numbers
        if (n > 9) break;           // stop once past 9
        cout << n << " ";
    }
    cout << "\n";
}

这会打印 1 3 5 7 9。while (true) 有意设计成自己永远不会停下来，break 是唯一的出口。在 while 循环中使用 continue 要小心：因为更新是循环体的一部分，在推进计数器之前就用 continue 跳回开头，是让循环悄悄卡死的一种方式。上面的例子中 n++ 先执行，所以是安全的。

当心死循环

条件最终必须变为 false，而这完全取决于循环体内有没有东西在改变。两个常见的元凶是：忘了更新，以及更新的方式恰好跳过了退出值：

int i = 0;
while (i < 5) {
    cout << i << "\n";   // i never changes -> runs forever
}

int i = 0;
while (i != 10) {
    i += 3;   // 0, 3, 6, 9, 12... steps right past 10 -> runs forever
}

第一个卡住是因为 i 从未更新。第二个卡住是因为计数器跨过了条件要找的那个确切的值：当步长不一定能正好落在目标值上时，优先用 < 或 <= 而不是 !=。while (true) 本身没问题，前提是它有一个必定会执行到的 break；意外写出来的那种就只是 bug。还要记住前面讲过的空循环体 while (...); 陷阱：一个放错位置的分号，会产生一个乍看之下完全正确的死循环。

下一步：基于范围的 for 循环

当你需要一直循环到条件改变、又没有明确的次数时，while 循环是合适的工具。但如果你只是想访问容器（vector、数组、string）中的每一个元素，不需要管理下标，也没有条件要维护，现代 C++ 有更简洁的写法：基于范围的 for 循环（for (auto x : container)）。这就是下一页的内容。