什么是循环？

可编程计算机最实用的特性之一是，你可以指示它们重复执行某个计算或操作多次，而通常不会抱怨。C语言中的循环结构允许我们多次执行一段代码，而无需手动重复输入或列出相同的代码。

举个简单的例子，假设我们要计算从1到100所有整数的累计和。我们可以写出如下代码：

1int cumsum = 0;
2cumsum = cumsum + 1;
3cumsum = cumsum + 2;
4cumsum = cumsum + 3;
5...
6cumsum = cumsum + 100;

如你所见，上述代码效率很低。编程的一般原则是：当你发现自己多次复制粘贴相同代码时，就应该思考：一定有更好的方法，应该用更抽象的方式来表达这段代码，使其更简洁且可复用。在这种情况下，我们可以使用 for 循环来实现目标。

for 循环的语法

一个通用的 for 循环如下所示：

1for (初始化表达式; 循环条件; 循环表达式) {
2   // 程序语句在此处
3}

花括号 { 和 } 包裹的程序语句构成一个代码块，该代码块将被重复执行多次。这个代码块被称为循环体。循环执行的次数取决于圆括号中三个表达式的设置。

• 初始化表达式 在循环开始前仅执行一次。它通常用于给一个控制循环迭代次数的变量赋初值。

• 循环条件 是一个表达式，决定循环是否继续或终止，取决于其求值结果为真或假。

  注意： 如果 循环条件 求值为零，则视为 假；否则视为 真。

  当然，如果未指定循环停止的条件，循环将永远不会结束，从而导致无限循环——程序将无法终止。

• 循环表达式 是在每次循环体执行后执行的代码。

示例

以上内容听起来有些抽象，下面我们通过一个具体例子来说明：实现一个循环，计算从1到100的整数累计和。

1#include <stdio.h>
2
3int main(void) {
4    int cumsum = 0;
5    int i;
6
7    for (i = 1; i <= 100; i++) {
8        cumsum = cumsum + i;
9    }
10    
11    printf("1到100的整数累计和是 %d\n", cumsum);
12    return 0;
13}

让我们逐步分析这段 for 循环代码的执行过程：

• 第4行和第5行，我们声明了整型变量 cumsum 和 i，并将 cumsum 初始化为 0。
• 第7行，我们定义了 for 循环。
  • 圆括号中的第一个表达式将变量 i 初始化为 1。这在循环开始前执行一次。
  • 第二个表达式是一个条件判断：当 i 小于等于 100 时为真，否则为假。该条件在每次循环开始前都会重新评估。一旦条件为假，循环结束；否则继续下一次迭代。
  • 第三个表达式 i++ 在每次循环体执行后执行。这里我们把 i 的值加1。
• 第8行，是循环体内的代码，将在每次循环中执行。此处我们将当前 i 的值（每次不同）加到 cumsum 变量中。
• 第9行，右花括号 } 标识循环体的结束。
• 第11行，我们输出 cumsum 变量的最终值。

由此可见，使用 for 循环，我们只需编写一次增加 cumsum 的代码，并将其放入一个设计为执行100次的循环中，每次使用不同的 i 值。

在前面的例子中，我们看到一个循环变量 i，它控制着 for 循环的执行次数。在现代C语言（C99及以后标准）中，我们还可以在 for 循环结构内部声明循环变量，而不仅仅是初始化它：

1for (int i = 0; i <= 100; i++)

1#include <stdio.h>
2
3int main(void) {
4    int cumsum = 0;
5
6    for (int i = 1; i <= 100; i++) { 
7        cumsum = cumsum + i;
8    }
9    
10    printf("1到100的整数累计和是 %d\n", cumsum);
11    // printf("变量 i 无法在 for 循环外部访问: %d\n", i); // 编译错误：i 只在 for 循环内可见
12
13    return 0;
14}

for 循环的循环体

1#include <stdio.h>
2
3int main(void) {
4    int cumsum = 0;
5    int i = 0;
6    
7    for (i = 1; i <= 100; i++)
8        cumsum = cumsum + i;
9
10    
11    printf("1到100的整数累计和是 %d\n", cumsum);
12 
13    return 0;
14}