Циклы в C: for, while, do-while, вложенные циклы и операторы управления (break, continue, goto)

Зачем нужны циклы

Циклы позволяют выполнять блок кода многократно. В C есть три основных вида циклов и операторы для управления их выполнением.

1. Цикл while — с предусловием

Условие проверяется перед каждой итерацией. Если ложно с начала — тело не выполняется ни разу.

while (условие) {
    // тело цикла
}

Пример: сумма чисел от 1 до n

int n = 10, sum = 0, i = 1;
while (i <= n) {
    sum += i;
    i++;
}
printf("Сумма: %d\n", sum); // 55

Пример: чтение до EOF

int c;
while ((c = getchar()) != EOF) {
    putchar(c);
}

2. Цикл for — с инициализацией, условием и шагом

Самый частый цикл для известного числа итераций.

for (инициализация; условие; шаг) {
    // тело
}

Эквивалент:

инициализация;
while (условие) {
    // тело
    шаг;
}

Все три части необязательны. for (;;) — бесконечный цикл.

Примеры

// Классический
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    printf("%d ", i);
}

// Множественные переменные (C99: объявление в init)
for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--) {
    printf("i=%d, j=%d\n", i, j);
}

// Бесконечный цикл с выходом внутри
for (;;) {
    int cmd = get_command();
    if (cmd == QUIT) break;
    process(cmd);
}

// Обход массива
int arr[] = {1,2,3,4,5};
for (size_t i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++) {
    printf("%d ", arr[i]);
}

3. Цикл do-while — с постусловием

Тело выполняется хотя бы один раз, условие проверяется после.

do {
    // тело
} while (условие);

Пример: меню

int choice;
do {
    printf("1. Option A\n2. Option B\n0. Exit\nChoice: ");
    scanf("%d", &choice);
    switch (choice) {
        case 1: do_a(); break;
        case 2: do_b(); break;
    }
} while (choice != 0);

Вложенные циклы

Цикл внутри цикла. Внешний итератор меняется медленнее.

// Таблица умножения
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    for (int j = 1; j <= 10; j++) {
        printf("%4d", i * j);
    }
    printf("\n");
}

Операторы управления циклом

break — немедленный выход из цикла (или switch)

for (int i = 0; i < 100; i++) {
    if (data[i] == target) {
        found = i;
        break; // выходим из for
    }
}

continue — пропуск текущей итерации

Переходит к проверке условия (while/do-while) или к шагу (for).

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) continue; // пропускаем чётные
    printf("%d ", i); // 1 3 5 7 9
}

goto — безусловный переход к метке

Использовать с крайней осторожностью! Полезен для выхода из глубоко вложенных циклов или обработки ошибок (идиома «goto cleanup»).

for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < m; j++) {
        if (error_condition) goto error_cleanup;
    }
}
error_cleanup:
    free(resources);
    return ERROR;

Бесконечные циклы

Намеренные бесконечные циклы — нормальная практика для серверов, игровых циклов, event loops.

// Идиоматичные способы:
for (;;) { ... }           // классика C
while (1) { ... }          // понятно
do { ... } while (1);      // редко

Выход: break, return, exit(), longjmp(), сигнал (Ctrl+C → SIGINT).

Сравнение циклов

Оптимизация циклов (советы)

• Выносите инварианты за цикл: int limit = compute_limit(); for (i=0; i.
• Используйте size_t для индексов массивов (беззнаковый, размер указателя).
• Предпочитайте ++i вместо i++ для итераторов (в C разницы нет, в C++ — есть).
• Распаковка циклов (loop unrolling) — делайте только если профайлер покажет узкое место; компилятор делает это лучше (-O3 -funroll-loops).
• Избегайте тяжелых вычислений в условии: for (i=0; i — O(n²)! Сохраните длину: size_t len = strlen(s); for (i=0; i.

#define LIMIT 1000
bool is_prime[LIMIT + 1];
for (int i = 2; i <= LIMIT; i++) is_prime[i] = true;

for (int p = 2; p * p <= LIMIT; p++) {
    if (is_prime[p]) {
        for (int mult = p * p; mult <= LIMIT; mult += p) {
            is_prime[mult] = false;
        }
    }
}
for (int i = 2; i <= LIMIT; i++) {
    if (is_prime[i]) printf("%d ", i);
}