C++（三十九）：do-while 循环

`do-while` 循环

1. 概念与用途

do-while 循环是 C++ 中提供的另一种循环结构，它与 while 循环非常相似，主要区别在于 do-while 是一种后测试循环 (post-tested loop)。这意味着循环体内的代码至少会执行一次，然后才在每次迭代结束时检查循环条件 (condition) 是否为真 (true)。如果条件为真，循环继续执行；如果条件为假 (false)，循环终止。

这种循环结构特别适用于那些无论条件如何，都需要至少执行一次循环体的场景，例如，显示菜单至少一次、获取用户输入并进行验证等。

2. 语法结构

// 可能的初始化语句
initialization_statement(s);

do {
    // 循环体 (Loop Body)
    // 这部分代码至少会无条件执行一次
    statement(s);

    // 更新语句，可能影响 condition 的值
    update_statement(s);

} while (condition); // 注意：条件检查在循环体之后，并且必须以分号结尾！

// 当 while(condition) 计算为 false 后，程序从这里继续执行

3. 关键组成部分详解

do { ... }:
- do 关键字标记循环体的开始。
- 大括号 {} 内是循环体，包含需要重复执行的语句。这部分代码块保证至少执行一次。
while (condition);:
- condition: 这是一个控制表达式，其计算结果必须能转换为布尔类型 (bool)。
- 这个 condition 在每次循环体执行完毕之后被求值。
- 分号 ;: 在 while (condition) 之后必须有一个分号。这是 do-while 循环语法的强制要求，也是初学者容易遗漏的地方。

4. 执行流程

无条件执行循环体 { ... } 内的所有语句（这是第一次执行）。
计算 condition 表达式的值。
判断 condition:
- 如果 condition 为 true，返回步骤 1，再次执行循环体。
- 如果 condition 为 false，终止循环，程序执行 while (condition); 之后的下一条语句。

5. 与 while 循环和 for 循环的比较

主要区别 (执行次数保证):
- do-while: 循环体至少执行一次。条件在循环体之后检查。
- while 和 for: 循环体可能一次都不执行。条件在循环体之前（或第一次迭代之前）检查。
语法差异: do-while 的检查条件在循环体之后，并且需要一个分号结束。while 的条件在前面，没有这个末尾的分号。
适用场景:
- do-while: 需要先执行一次操作，然后根据结果判断是否重复时（如菜单显示、输入验证）。
- while: 迭代次数未知，且需要在执行前就判断条件是否满足时。
- for: 迭代次数已知或有清晰的计数逻辑时。

6. 示例：菜单系统

一个常见的 do-while 应用是实现一个简单的菜单，至少显示一次，然后根据用户输入决定是否继续显示或退出。

#include <iostream>
#include <limits> // 用于 std::numeric_limits

int main() {
    int choice;

    do {
        // 1. 执行循环体：显示菜单 (至少执行一次)
        std::cout << "\n--- 菜单 ---" << std::endl;
        std::cout << "1. 选项一" << std::endl;
        std::cout << "2. 选项二" << std::endl;
        std::cout << "0. 退出" << std::endl;
        std::cout << "请输入你的选择: ";

        // 获取用户输入
        std::cin >> choice;

        // 处理可能的输入错误 (例如用户输入了非数字字符)
        if (std::cin.fail()) {
            std::cout << "输入错误，请输入数字！" << std::endl;
            std::cin.clear(); // 清除错误标志
            std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 忽略掉缓冲区中无效的输入
            choice = -1; // 给 choice 一个无效值，确保不意外匹配下面的 case，并能继续循环
        }

        // 根据选择执行操作 (这里仅作演示)
        switch (choice) {
            case 1:
                std::cout << "你选择了选项一。" << std::endl;
                break;
            case 2:
                std::cout << "你选择了选项二。" << std::endl;
                break;
            case 0:
                std::cout << "正在退出程序..." << std::endl;
                break;
            default:
                if (choice != -1) { // 避免对上面处理输入错误时设置的 -1 报错
                   std::cout << "无效选择，请重新输入。" << std::endl;
                }
                break;
        }

        // 2. 检查条件：只要用户选择的不是 0 (退出选项)，就继续循环
    } while (choice != 0);

    std::cout << "程序已退出。" << std::endl;

    return 0;
}

在这个例子中，菜单 (std::cout 部分) 保证会先显示一次。然后程序获取用户输入 choice，并执行相应的 switch 逻辑。最后，while (choice != 0); 检查用户是否选择了退出选项 0。如果不是 0，条件为 true，循环回到 do 再次显示菜单；如果是 0，条件为 false，循环终止。

7. break 和 continue

break;: 立即终止当前的 do-while 循环，程序跳转到循环后面的语句。即使条件仍然为 true，也会强制退出。
continue;: 跳过当前迭代中 continue 语句之后的所有代码，直接跳转到循环末尾的 while (condition); 进行条件检查，然后根据结果决定是否开始下一次迭代。

想象一下，你面前有一盘你从来没吃过的饼干。妈妈说：“你可以尝一块，然后告诉我还想不想要。”

先做 (do { ... }): 你先拿起一块饼干，尝一尝！嗯，味道怎么样？这个“尝一尝”的动作，是你必须先做一次的，不管你喜不喜欢。这就是 do 的部分，它让你先行动！
再检查 (while (condition);): 尝完之后，妈妈问你：“好吃吗？还要不要再来一块？” （这就是 condition：还要不要）。这个提问发生在你尝过之后。
决定是否重复:
- 如果你觉得：“哇，太好吃了！我还要！”（条件是真的），那你就再拿一块尝尝，尝完妈妈又会问你“还要吗？”。
- 如果你觉得：“嗯...味道一般，我不要了。”（条件是假的），那你就不再拿饼干了，吃饼干的环节就结束了。

和 while (堆积木游戏) 的区别：

堆积木 (while) 是先看手里有没有积木，再决定堆不堆。
吃饼干 (do-while) 是先尝一块，再决定要不要继续吃。do-while 保证你至少会尝到第一块饼干！

我们把这个“尝饼干”的过程画出来：

graph TD
    A[开始] --> B[拿起一块饼干尝尝!];
    B --> C{还要再来一块吗?};
    C -- 要! --> B; % 如果还要，就回去再尝一块
    C -- 不要了 --> D[停! 不吃饼干了];
    D --> E[去找别的零食吧!];

看这个流程图：

从 “A点” 开始。
立刻就走到 “B点”：“拿起一块饼干尝尝!” （先做动作）。
做完动作后，才到达 “C点” 的问题：“还要再来一块吗？” (条件检查在后面)。
如果回答 “要!”，箭头把你带回到 B 点，让你再尝一块。
你就一直在 B -> C 这个圈里转，每次都是先 B 再 C。
直到在 C 点检查时，你回答 “不要了”。
这时，你就顺着 “不要了” 的路走到 “D点” 停下来。
最后到达 “E点”。

关键就是，你肯定会经过 B 点至少一次，然后才在 C 点做决定要不要回去！

现在我们用电脑的“暗号”来写这个尝饼干的故事。

do: 告诉电脑，“先做一次大括号里的事！”
{ ... }: 大括号里面就是要先做一次，并且可能重复做的事，比如“尝一块饼干”。
while (还要不要);: 这就是那个在后面的检查。意思是“做完一次后，检查‘还要不要’这个条件。如果条件是真的，就回去再做一次大括号里的事。”
;: 最后这个小小的分号非常重要，一定要记得加在 while(...) 的后面！就像说完一句话要加句号一样。

用代码写出来可能是这样：

bool wantMoreCookies = false; // 先假设不想要，但 do 会让我们至少尝一次

do {
    // 尝一块饼干！ Yummy!
    // std::cout << "Mmm, I tasted a cookie!" << std::endl;

    // 问问自己还要不要？ (在真实代码里，可能会问用户输入)
    // 假设我们尝了一块就觉得够了
    wantMoreCookies = false; // 尝完后决定不要了

} while (wantMoreCookies == true); // 检查：还要吗？(这里会是 false) 别忘了这个分号 ;

// std::cout << "Okay, no more cookies for me." << std::endl;

在这个例子里，即使 wantMoreCookies 一开始可能是 false 或者在第一次尝过之后变成 false，"尝一块饼干" 这个动作也至少执行了一次。

总结一下 do-while 循环：
它是“先斩后奏”或者“先试后买”型的循环！它保证大括号 {} 里的动作至少发生一次。做完之后，它才在 while(...) ; 这里检查条件，看要不要回头再做一遍。如果你需要确保某个操作（比如显示提示信息、进行一次计算尝试）至少发生一次，那么 do-while 就是你的好帮手！记得那个在最后的小尾巴——分号 ; 哦！

C++（三十九）：do-while 循环

do-while 循环

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