C — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

C (латиница), С (кириллица)

• c — предлог (часть речи).
• (င) — буква Нга бирманского алфавита.

• C (Си) — язык программирования.
• C# (C Sharp, Си-Шарп) — язык программирования.
• C++ — язык программирования.
• C — 16-ричное представление числа 12 (а также представление числа 12 в 13-ричной системе счисления или в любой другой системе счисления с основанием, большим числа 12).
• C: (чаще в составе фраз вроде «диск C:») — наиболее частоупотребляемое имя диска в ПК с ОС семейств DOS и Windows, а также OS/2; «диск по умолчанию»; стартовое имя в IDE-нумерации разделов.

• C — в музыке обозначение ноты «до» либо аккорда до мажор.
• C — в музыке размер такта, эквивалентен 4/4.

• Паровоз С
• Электровозы:
• C — маршрут нью-йоркского метро.

• C — число 100 римскими цифрами.
• © — Знак охраны авторского права.
• C — типоразмер батареек и аккумуляторов длиной 50 мм и диаметром 26,2 мм.
• C — аниме-сериал 2011 года.
• C — дюймовый формат видеозаписи.
• С — тип советских подводных лодок.
• С — форматы конвертов для листов серии А.
• В трёхфазном токе и трёхфазном электроснабжении:
  • C («цэ») — одна из трёх фаз (A, B, C — а, бэ, цэ) (фазовых проводов или контактов) при трёхфазном электроснабжении.
  • C1, C2, C3 (Цэ-1, Цэ-2, Цэ-3) — вариант обозначения фаз в трёхфазном токе (вместо A, B, C).

C — Википедия. Что такое C

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

C (латиница), С (кириллица)

Лингвистика

• c — предлог (часть речи).
• (င) — буква Нга бирманского алфавита.

Информатика и программирование

• C (Си) — язык программирования.
• C# (C Sharp, Си-Шарп) — язык программирования.
• C++ — язык программирования.
• C — 16-ричное представление числа 12 (а также представление числа 12 в 13-ричной системе счисления или в любой другой системе счисления с основанием, большим числа 12).
• C: (чаще в составе фраз вроде «диск C:») — наиболее частоупотребляемое имя диска в ПК с ОС семейств DOS и Windows, а также OS/2; «диск по умолчанию»; стартовое имя в IDE-нумерации разделов.

Физика

Химия и биология

Искусство

• C — в музыке обозначение ноты «до» либо аккорда до мажор.
• C — в музыке размер такта, эквивалентен 4/4.

Железнодорожная техника

Электровозы:

Математика

Другие области

• C — число 100 римскими цифрами.
• © — Знак охраны авторского права.
• C — типоразмер батареек и аккумуляторов длиной 50 мм и диаметром 26,2 мм.
• C — аниме-сериал 2011 года.
• C — дюймовый формат видеозаписи.
• С — тип советских подводных лодок.
• С — форматы конвертов для листов серии А.
• В трёхфазном токе и трёхфазном электроснабжении:
  • C («цэ») — одна из трёх фаз (A, B, C — а, бэ, цэ) (фазовых проводов или контактов) при трёхфазном электроснабжении.
  • C1, C2, C3 (Цэ-1, Цэ-2, Цэ-3) — вариант обозначения фаз в трёхфазном токе (вместо A, B, C).

C++ | Что такое указатели

Что такое указатели

Последнее обновление: 22.09.2017

Указатели представляют собой объекты, значением которых служат адреса других объектов (переменных, констант, указателей) или функций. Как и ссылки, указатели применяются для косвенного доступа к объекту. Однако в отличие от ссылок указатели обладают большими возможностями.

Для определения указателя надо указать тип объекта, на который указывает указатель, и символ звездочки *. Например, определим указатель на объект типа int:

int *p;

Пока указатель не ссылается ни на какой объект. При этом в отличие от ссылки указатель необязательно инициализировать каким-либо значением. Теперь присвоим указателю адрес переменной:

int x = 10;		// определяем переменную
int *p;			// определяем указатель
p = &x;			// указатель получает адрес переменной

Для получения адреса переменной применяется операция &. Что важно, переменная x имеет тип int, и указатель, который указывает на ее адрес, тоже имеет тип int. То есть должно быть соответствие по типу.

Если мы попробуем вывести адрес переменной на консоль, то увидим, что он представляет шестнадцатиричное значение:

#include <iostream>

int main()
{
	int x = 10;     // определяем переменную
	int *p;         // определяем указатель
	p = &x;         // указатель получает адрес переменной
	std::cout << "p = " << p << std::endl;
	return 0;
}

Консольный вывод программы:

В каждом отдельном случае адрес может отличаться, но к примеру, в моем случае машинный адрес переменной x — 0x60fe98. То есть в памяти компьютера есть адрес 0x60fe98, по которому располагается переменная x. Так как переменная x представляет тип int, то на большинстве архитектур она будет занимать следующие 4 байта (на конкретных архитектурах размер памяти для типа int может отличаться). Таким образом, переменная типа int последовательно займет ячейки памяти с адресами 0x60FE98, 0x60FE99, 0x60FE9A, 0x60FE9B.

И указатель p будет ссылаться на адрес, по которому располагается переменная x, то есть на адрес 0x60FE98.

Но так как указатель хранит адрес, то мы можем по этому адресу получить хранящееся там значение, то есть значение переменной x. Для этого применяется операция * или операция разыменования, то есть та операция, которая применяется при определении указателя. Результатом этой операции всегда является объект, на который указывает указатель. Применим данную операцию и получим значение переменной x:

#include <iostream>

int main()
{
	int x = 10;
	int *p;
	p = &x;
	std::cout << "Address = " << p << std::endl;
	std::cout << "Value = " << *p << std::endl;
	return 0;
}

Консольный вывод:

Address = 0x60fe98
Value = 10

Значение, которое получено в результате операции разыменования, можно присвоить другой переменной:

int x = 10;
int *p  = &x;
int y = *p;
std::cout << "Value = " << y << std::endl;	// 10

И также используя указатель, мы можем менять значение по адресу, который хранится в указателе:

int x = 10;
int *p = &x;
*p = 45;
std::cout << "x = " << x << std::endl;	 // 45

Так как по адресу, на который указывает указатель, располагается переменная x, то соответственно ее значение изменится.

Создадим еще несколько указателей:

#include <iostream>

int main()
{
	short c = 12;
    int d = 10;
    short s = 2;
     
    short *pc = &c;          // получаем адрес переменной с типа short
    int *pd = &d;           // получаем адрес переменной d типа int
    short *ps = &s;         // получаем адрес переменной s типа short
     
    std::cout << "Variable c: address=" << pc << "\t value=" << *pc << std::endl;
    std::cout << "Variable d: address=" << pd << "\t value=" << *pd << std::endl;
	std::cout << "Variable s: address=" << ps << "\t value=" << *ps << std::endl;
	
	return 0;
}

В моем случае я получу следующий консольный вывод:

Variable c: address=0x60fe92	value=12
Variable d: address=0x60fe8c	value=10
Variable s: address=0x60fe8a	value=2

По адресам можно увидеть, что переменные часто расположены в памяти рядом, но не обязательно в том порядке, в котором они определены в коде программы:

C Sharp — это… Что такое C Sharp?

У этого термина существуют и другие значения, см. C.

Правильный заголовок этой статьи — C#. Он показан некорректно из-за технических ограничений.

C#

Семантика:	императивный
Класс языка:	мультипарадигменный: объектно-ориентированный, обобщённый, процедурный, императивный, функциональный, событийный, рефлективный
Появился в:	2000
Автор(ы):	Андерс Хейлсберг
Релиз:	5.0 (15 августа 2012)
Типизация данных:	статическая, динамическая, строгая, утиная, вывод типов
Основные реализации:	Visual C#, .NET Framework, Mono, DotGNU
Диалекты:	Cω, Spec#, Polyphonic C#
Испытал влияние:	C++, Java[1][2][3], Delphi, Модула и Smalltalk
Повлиял на:	Cω, F#, Nemerle, Vala, Windows PowerShell

C# (произносится си шарп) — объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.

Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Java, Delphi, Модула и Smalltalk — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

Особенности языка

C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем. (Однако эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET.) CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.

Название языка

Название «Си шарп» (от англ. sharp — диез) происходит от музыкальной нотации, где знак диез, прибавляемый к основному обозначению ноты, означает повышение соответствующего этой ноте звука на полутон.^[4] Это аналогично названию языка C++, где «++» обозначает, что переменная должна быть увеличена на 1.

Вследствие технических ограничений на отображение (стандартные шрифты, браузеры и т. д.) и того обстоятельства, что знак диез ♯​ не представлен на стандартной клавиатуре, знак номера # был выбран для представления знака диез при записи имени языка программирования.^[5] Это соглашение отражено в Спецификации Языка C# ECMA-334.^[6] Тем не менее, на практике (например, при размещении рекламы и коробочном дизайне^[7]), Майкрософт использует предназначенный музыкальный знак.

Названия языков программирования не принято переводить, поэтому зачастую язык называют по-английски «Си шарп».

Стандартизация

C# стандартизирован в ECMA (ECMA-334)^[8] и ISO (ISO/IEC 23270)^[9].

Известно, как минимум, о трёх независимых реализациях C#, базирующихся на этой спецификации и находящихся в настоящее время на различных стадиях разработки:

Версии

На протяжении разработки языка C# было выпущено несколько его версий:

Общая информация по версиям

	C# 2.0	C# 3.0	C# 4.0	C# 5.0
Новые возможности	Обобщения Смешанные типы Анонимные методы Итераторы Нуль-типы	Неявно типизируемые локальные переменные Инициализаторы объектов и коллекций Автоматическая реализация свойств Анонимные типы Методы расширения Запросы Лямбда-выражения Деревья выражений	Динамическое связывание Именованные и дополнительные аргументы Обобщенная ковариантность и контрвариантность	Асинхронные методы Компилятор как служба

Версия 1.0

Проект C# был начат в декабре 1998 и получил кодовое название COOL (C-style Object Oriented Language). Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года.

Первая версия C# напоминала по своим возможностям Java 1.4, несколько их расширяя: так, в C# имелись свойства (выглядящие в коде как поля объекта, но на деле вызывающие при обращении к ним методы класса), индексаторы (подобные свойствам, но принимающие параметр как индекс массива), события, делегаты, циклы foreach, структуры, передаваемые по значению, автоматическое преобразование встроенных типов в объекты при необходимости (boxing), атрибуты, встроенные средства взаимодействия с неуправляемым кодом (DLL, COM) и прочее.

Кроме того, в C# решено было перенести некоторые возможности C++, отсутствовавшие в Java: беззнаковые типы, перегрузку операторов (с некоторыми ограничениями, в отличие от C++), передача параметров в метод по ссылке, методы с переменным числом параметров, оператор goto (с ограничениями). Также в C# оставили ограниченную возможность работы с указателями — в местах кода, специально обозначенных словом unsafe и при указании специальной опции компилятору.

Версия 2.0

Проект спецификации C# 2.0 впервые был опубликован Microsoft в октябре 2003 года; в 2004 году выходили бета-версии (проект с кодовым названием Whidbey), C# 2.0 окончательно вышел 7 ноября 2005 года вместе с Visual Studio 2005 и .NET 2.0.

Новые возможности в версии 2.0

• Частичные типы (разделение реализации класса более чем на один файл).
• Обобщённые, или параметризованные типы (generics). В отличие от шаблонов C++, они поддерживают некоторые дополнительные возможности и работают на уровне виртуальной машины. Вместе с тем, параметрами обобщённого типа не могут быть выражения, они не могут быть полностью или частично специализированы, не поддерживают шаблонных параметров по умолчанию, от шаблонного параметра нельзя наследоваться, и т. д.^[12]
• Новая форма итератора, позволяющая создавать сопрограммы с помощью ключевого слова yield, подобно Python и Ruby.
• Анонимные методы, обеспечивающие функциональность замыкания.
• Оператор ‘??’: return obj1 ?? obj2; означает (в нотации C# 1.0) return obj1!=null ? obj1 : obj2;.
• Обнуляемые (‘nullable’) типы-значения (обозначаемые вопросительным знаком, например, int? i = null;), представляющие собой те же самые типы-значения, способные принимать также значение null. Такие типы позволяют улучшить взаимодействие с базами данных через язык SQL.
• Возможность создавать хранимые процедуры, триггеры и даже типы данных на .Net языках (в том числе и на C#).
• Поддержка 64-разрядных вычислений, что кроме всего прочего, позволяет увеличить адресное пространство и использовать 64-разрядные примитивные типы данных.

Версия 3.0

В июне 2004 года Андерс Хейлсберг впервые рассказал на сайте Microsoft о планируемых расширениях языка в C#3.0.^[13] В сентябре 2005 года вышли проект спецификации C# 3.0 и бета-версия C# 3.0, устанавливаемая в виде дополнения к существующим Visual Studio 2005 и .NET 2.0. Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5.

Новые возможности в версии 3.0

В C# 3.0 появились следующие радикальные добавления к языку:

• ключевые слова select, from, where, позволяющие делать запросы из SQL, XML, коллекций и т. п. (запрос, интегрированный в язык, Language Integrated Query, или LINQ)
• Инициализация объекта вместе с его свойствами:

Customer c = new Customer(); c.Name = "James"; c.Age=30;

можно записать как

Customer c = new Customer { Name = "James", Age = 30 };

listOfFoo.Where(delegate(Foo x) { return x.size > 10; });

теперь можно записать как

listOfFoo.Where(x => x.size > 10);

• Деревья выражений:

лямбда-выражения теперь могут представляться в виде структуры данных, доступной для обхода во время выполнения, тем самым позволяя транслировать строго типизированные C#-выражения в другие домены (например, выражения SQL).

• Вывод типов локальной переменной: var x = "hello"; вместо string x = "hello";
• Безымянные типы: var x = new { Name = "James" };
• Методы-расширения — добавление метода в существующий класс с помощью ключевого слова this при первом параметре статической функции.

public static class StringExtensions
{
  public static int ToInt32(this string val)
  {
    return Int32.Parse(val);
  }
}
// ...
string s = "10";
int x = s.ToInt32();

• Автоматические свойства: компилятор сгенерирует закрытое (private) поле и соответствующие аксессор и мутатор для кода вида

public string Name { get; private set; }

C# 3.0 совместим с C# 2.0 по генерируемому MSIL-коду; улучшения в языке — чисто синтаксические и реализуются на этапе компиляции. Например, многие из интегрированных запросов LINQ можно осуществить, используя безымянные делегаты в сочетании с предикатными методами над контейнерами наподобие List.FindAll и List.RemoveAll.

Версия 4.0

Превью C# 4.0 было представлено в конце 2008 года, вместе с CTP-версией Visual Studio 2010.

Visual Basic 10.0 и C# 4.0 были выпущены в апреле 2010 года, одновременно с выпуском Visual Studio 2010.

Новые возможности в версии 4.0^[14]

• Возможность использования позднего связывания, для использования:
  • с языками с динамической типизацией (Python, Ruby)
  • с COM-объектами
  • отражения (reflection)
  • объектов с изменяемой структурой (DOM). Появляется ключевое слово dynamic.
• Именованные и опциональные параметры
• Новые возможности COM interop
• Ковариантность и контрвариантность
• Контракты в коде (Code Contracts)

Примеры:

dynamic calc = GetCalculator();
int sum = calc.Add(10, 20);  // Динамический вызов

public void SomeMethod(int x, int y = 5, int z = 7);  // Опциональные параметры

Пример «Hello, World!»

Ниже представлен код классической программы «Hello world» на C# для консольного приложения:

using System;
 
namespace Example
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("Hello World!"); // Вывод заданного текста в консоль
            Console.ReadKey(); // Ожидание нажатия клавиши пользователем
        }
    }
}

и код этой же программы для приложения Windows Forms:

using System;
using System.Windows.Forms;
 
namespace WindowsFormsApplication1
{
    public partial class MainForm : Form
    {
        public MainForm()
        {
            InitializeComponent();
        }
        private void OnButtonClick(object sender, EventArgs e) // Элемент lbl_hello добавлен предварительно
        {
            lbl_hello.Text = "Hello, World!";
        }
    }
}

Реализации

Существует несколько реализаций C#:

• Реализация C# в виде компилятора csc.exe включена в состав .NET Framework (включая .NET Micro Framework, .NET Compact Framework и его реализации под Silverlight и Windows Phone 7).
• В составе проекта Rotor (Shared Source Common Language Infrastructure) компании Microsoft.
• Проект Mono включает в себя реализацию C# с открытым исходным кодом.
• Проект DotGNU также включает компилятор C# с открытым кодом.
• DotNetAnywhere^[15] — ориентированная на встраиваемые системы реализация CLR, поддерживает практически всю спецификацию C# 2.0.

См. также

Примечания

1. ↑ «Поскольку язык С# унаследовал свой синтаксис от C++ и Java…» (Трей Нэш «C# 2010: ускоренный курс для профессионалов» («Accelerated C# 2010») — М.: Вильямс, 2010. — С. 592. — ISBN 978-5-8459-1638-9; стр. 17)
2. ↑ «Язык C# … унаследовал много полезных возможностей от других языков программирования и напрямую связан с двумя наиболее широко применяемыми в мире компьютерными языками — C и C++, а также с языком Java.», однако далее: «Связь между C# и Java более сложная. Оба языка разработаны для создания переносимого кода, базируются на C и C++, используют их синтаксис и объектную модель. Однако между этими языками нет прямой связи, они больше похожи на двоюродных братьев, имеющих общих предков, но отличающихся многими признаками.» (Герберт Шилдт «C# учебный курс». — М.: Питер. 2003. — стр. 20).
3. ↑ Герберт Шилдт Полный справочник по С#. : Пер. с англ. — М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. — 752 с. : ил. — Парал. тит. англ. ISBN 5-8459-0563-X (рус.) стр. 26-27.
4. ↑ Kovacs, James C#/.NET History Lesson (September 7, 2007). Архивировано из первоисточника 21 августа 2011. Проверено 23 марта 2011.
5. ↑ Microsoft C# FAQ. Microsoft.(недоступная ссылка — история) Проверено 25 марта 2008.(недоступная ссылка — история)
6. ↑ C# Language Specification. — 4th. — ECMA International, 2006.
7. ↑ Visual C#.net Standard (JPEG). Microsoft (September 4, 2003). Архивировано из первоисточника 21 августа 2011. Проверено 18 июня 2009.
8. ↑ Standard ECMA-334 C# Language Specification, 4rd edition (June 2006)
9. ↑ ISO/IEC 23270:2003, Information technology — C# Language Specification
10. ↑ Спецификация по Microsoft C# 2.0 содержит описание лишь новых возможностей версии 2.0. Особенности версии описаны в спецификации 1.2, приведенной выше.
11. ↑ Для версий языка C# 3.0, 4.0 и 5.0 пока нет утвержденных ECMA или ISO/IEC спецификаций.
12. ↑ Differences Between C++ Templates and C# Generics (C# Programming Guide)
13. ↑ MSDN News
14. ↑ C# Future
15. ↑ Dot Net Anywhere

Литература

• Джозеф Албахари, Бен Албахари C# 5.0. Справочник. Полное описание языка = C# 5.0 in a Nutshell: The Definitive Reference. — М.: «Вильямс», 2013. — 1008 с. — ISBN 978-5-8459-1819-2
• Эндрю Троелсен. Язык программирования C# 2010 и платформа .NET 4.0 = Pro C# 2010 and the .NET 4.0 Platform. — 5-е изд. — М.: Вильямс, 2010. — С. 1392. — ISBN 978-5-8459-1682-2
• Герберт Шилдт. C# 4.0: полное руководство = C# 4.0 The Complete Reference. — М.: «Вильямс», 2010. — С. 1056. — ISBN 978-5-8459-1684-6
• Джон Скит. C#: программирование для профессионалов, 2-е издание = C# in Depth, 2nd Edition. — М.: «Вильямс», 2011. — 544 с. — ISBN 978-5-8459-1555-9
• Кристиан Нейгел, Карли Уотсон и др. Visual C# 2010: полный курс = Beginning Microsoft Visual C# 2010. — М.: Диалектика, 2010. — ISBN 978-5-8459-1699-0
• Кристиан Нейгел, Билл Ивьен, Джей Глинн, Карли Уотсон, Морган Скиннер. C# 4: Платформа .NET 4 для профессионалов = Professional C# 4 and .NET 4. — М.: Диалектика, 2010. — С. 1440. — ISBN 978-5-8459-1656-3

Ссылки

Стандарты ISO
Перечни:  Перечень стандартов ИСО • Перечень романизаций ISO • Перечень стандартов IEC Категории:  Категория:Стандарты ISO • Категория:Протоколы OSI
1 по 9999	1 • 2 • 3 • 4 • 5 • 6 • 7 • 9 • 16 • 31 (-0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13) • 128 • 216 • 217 • 226 • 228 • 233 • 259 • 269 • 296 • 302 • 306 • 428 • 639 (-1, -2, -3, -5, -6) • 646 • 690 • 732 • 764 • 843 • 898 • 1000 • 1004 • 1007 • 1073-1 • 1413 • 1538 • 1745 • 2014 • 2015 • 2022 • 2108 • 2145 • 2146 • 2281 • 2709 • 2711 • 2788 • 3029 • 3103 • 3166 (-1, -2, -3) • 3297 • 3307 • 3602 • 3864 • 3901 • 3977 • 4031 • 4157 • 4217 • 5218 • 5775 • 5776 • 5964 • 6166 • 6344 • 6346 • 6425 • 6429 • 6438 • 6523 • 6709 • 7001 • 7002 • 7098 • 7185 • 7388 • 7498 • 7736 • 7810 • 7811 • 7812 • 7813 • 7816 • 8000 • 8217 • 8571 • 8583 • 8601 • 8632 • 8652 • 8691 • 8807 • 8820-5 • 8859 (-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13, -14, -15, -16) • 8879 • 9000 • 9075 • 9126 • 9241 • 9362 • 9407 • 9506 • 9529 • 9564 • 9594 • 9660 • 9897 • 9945 • 9984 • 9985 • 9995
10000 по 19999	10006 • 10118-3 • 10160 • 10161 • 10165 • 10179 • 10206 • 10303 • 10303-11 • 10303-21 • 10303-22 • 10303-238 • 10303-28 • 10383 • 10487 • 10585 • 10589 • 10646 • 10664 • 10746 • 10861 • 10957 • 10962 • 10967 • 11073 • 11170 • 11179 • 11404 • 11544 • 11783 • 11784 • 11785 • 11801 • 11898 • 11940 • 11941 • 11941 (TR) • 11992 • 12006 • 12164 • 12182:1998 • 12207:1995 • 12207:2008 • 12234-2 • 13211 (-1, -2) • 13216 • 13250 • 13399 • 13406-2 • 13407 • 13450 • 13485 • 13490 • 13567 • 13568 • 13584 • 13616 • 14000 • 14031 • 14396 • 14443 • 14496-10 • 14496-14 • 14644 (-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9) • 14649 • 14651 • 14698 • 14698-2 • 14750 • 14882 • 14971 • 15022 • 15189 • 15288 • 15291 • 15292 • 15408 • 15444 • 15445 • 15438 • 15504 • 15511 • 15686 • 15693 • 15706 • 15706-2 • 15707 • 15897 • 15919 • 15924 • 15926 • 15926 WIP • 15930 • 16023 • 16262 • 16750 • 17024 • 17025 • 17369 • 17799 • 18000 • 18004 • 18014 • 18245 • 18629 • 18916 • 19005 • 19011 • 19092-1 • 19092-2 • 19114 • 19115 • 19439 • 19501:2005 • 19752 • 19757 • 19770 • 19775-1 • 19794-5
20000+	20000 • 20022 • 21000 • 21047 • 21827:2002 • 22000 • 23008-2 • 23270 • 23360 • 24613 • 24707 • 25178 • 26000 • 26300 • 26324 • 27000 series • 27000 • 27001 • 27002 • 27003 • 27004 • 27005 • 27006 • 27007 • 27729 • 27799 • 29199-2 • 29500 • 31000 • 32000 • 38500 • 42010 • 50001 • 80000
См. также: Все статьи, начинающиеся с «ISO»

Цикл (программирование) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Цикл. Пример цикла While.

Цикл — разновидность управляющей конструкции в высокоуровневых языках программирования, предназначенная для организации многократного исполнения набора инструкций. Также циклом может называться любая многократно исполняемая последовательность инструкций, организованная любым способом (например, с помощью условного перехода).

Последовательность инструкций, предназначенная для многократного исполнения, называется телом цикла. Единичное выполнение тела цикла называется итерацией. Выражение, определяющее, будет в очередной раз выполняться итерация или цикл завершится, называется условием выхода или условием окончания цикла (либо условием продолжения в зависимости от того, как интерпретируется его истинность — как признак необходимости завершения или продолжения цикла). Переменная, хранящая текущий номер итерации, называется счётчиком итераций цикла или просто счётчиком цикла. Цикл не обязательно содержит счётчик, счётчик не обязан быть один — условие выхода из цикла может зависеть от нескольких изменяемых в цикле переменных, а может определяться внешними условиями (например, наступлением определённого времени), в последнем случае счётчик может вообще не понадобиться.

Исполнение любого цикла включает первоначальную инициализацию переменных цикла, проверку условия выхода, исполнение тела цикла и обновление переменной цикла на каждой итерации. Кроме того, большинство языков программирования предоставляет средства для досрочного управления циклом, например, операторы завершения цикла, то есть выхода из цикла независимо от истинности условия выхода (в языке Си — break) и операторы пропуска итерации (в языке Си — continue).

Безусловные циклы[править | править код]

Иногда в программах используются циклы, выход из которых не предусмотрен логикой программы. Такие циклы называются безусловными, или бесконечными. Специальных синтаксических средств для создания бесконечных циклов, ввиду их нетипичности, языки программирования не предусматривают, поэтому такие циклы создаются с помощью конструкций, предназначенных для создания обычных (или условных) циклов. Для обеспечения бесконечного повторения проверка условия в таком цикле либо отсутствует (если позволяет синтаксис, как, например, в цикле LOOP ... END LOOP языка Ада), либо заменяется константным значением (while true do ... в Паскале). В языке С используется цикл for(;;) с незаполненными секциями или цикл while (1).

Цикл с предусловием[править | править код]

Цикл с предусловием — цикл, который выполняется, пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно). В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором while, отсюда его второе название — while-цикл. На языке Pascal цикл с предусловием имеет следующий вид:

while <условие> do
begin   
  <тело цикла> 
end;

На языке Си:

while (<условие>) {
   <тело цикла>
}

Цикл с постусловием[править | править код]

Цикл с постусловием — цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз. В языке Паскаль этот цикл реализует оператор repeat..until; в Си — do…while.

На языке Pascal цикл с постусловием имеет следующий вид::

repeat
    <тело цикла>
until <условие выхода>

На языке Си:

do {
    <тело цикла>
} while (<условие продолжения цикла>)

В трактовке условия цикла с постусловием в разных языках есть различия. В Паскале и языках, произошедших от него, условие такого цикла трактуется как условие выхода (цикл завершается, когда условие истинно, в русской терминологии такие циклы называют ещё «цикл до»), а в Си и его потомках — как условие продолжения (цикл завершается, когда условие ложно, такие циклы иногда называют «цикл пока»).

Цикл с выходом из середины[править | править код]

Цикл с выходом из середины — наиболее общая форма условного цикла. Синтаксически такой цикл оформляется с помощью трёх конструкций: начала цикла, конца цикла и команды выхода из цикла. Конструкция начала маркирует точку программы, в которой начинается тело цикла, конструкция конца — точку, где тело заканчивается. Внутри тела должна присутствовать команда выхода из цикла, при выполнении которой цикл заканчивается и управление передаётся на оператор, следующий за конструкцией конца цикла. Естественно, чтобы цикл выполнился более одного раза, команда выхода должна вызываться не безусловно, а только при выполнении условия выхода из цикла.

Принципиальным отличием такого вида цикла от рассмотренных выше является то, что часть тела цикла, расположенная после начала цикла и до команды выхода, выполняется всегда (даже если условие выхода из цикла истинно при первой итерации), а часть тела цикла, находящаяся после команды выхода, не выполняется при последней итерации.

Легко видеть, что с помощью цикла с выходом из середины можно легко смоделировать и цикл с предусловием (разместив команду выхода в начале тела цикла), и цикл с постусловием (разместив команду выхода в конце тела цикла).

Часть языков программирования содержит специальные конструкции для организации цикла с выходом из середины. Так, в языке Ада для этого используется конструкция LOOP ... END LOOP и команда выхода EXIT или EXIT WHEN:

LOOP
  ... Часть тела цикла
  EXIT WHEN <условие выхода>;
  ... Часть тела цикла
  IF <условие выхода> THEN 
    EXIT; 
  END;
  ... Часть тела цикла
END LOOP:

Здесь внутри цикла может быть любое количество команд выхода обоих типов. Сами команды выхода принципиально не различаются, обычно EXIT WHEN применяют, когда проверяется только условие выхода, а просто EXIT — когда выход из цикла производится в одном из вариантов сложного условного оператора.

В тех языках, где подобных конструкций не предусмотрено, цикл с выходом из середины может быть смоделирован с помощью любого условного цикла и оператора досрочного выхода из цикла (такого, как break в Си, exit в Турбо Паскале и т. п.), либо оператора безусловного перехода goto.

Цикл со счётчиком (или цикл для)[править | править код]

Цикл со счётчиком — цикл, в котором некоторая переменная изменяет своё значение от заданного начального значения до конечного значения с некоторым шагом, и для каждого значения этой переменной тело цикла выполняется один раз. В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором for, в котором указывается счётчик (так называемая «переменная цикла»), требуемое количество проходов (или граничное значение счётчика) и, возможно, шаг, с которым изменяется счётчик. Например, в языке Оберон-2 такой цикл имеет вид:

 FOR v := b TO e BY s DO
   ... тело цикла
 END 

здесь v — счётчик, b — начальное значение счётчика, e — граничное значение счётчика, s — шаг).

Неоднозначен вопрос о значении переменной по завершении цикла, в котором эта переменная использовалась как счётчик. Например, если в программе на языке Паскаль встретится конструкция вида:

i := 100;
for i := 0 to 9 do
begin
  ... тело цикла
end;
k := i;

возникает вопрос: какое значение будет в итоге присвоено переменной k: 9, 10, 100, может быть, какое-то другое? А если цикл завершится досрочно? Ответы зависят от того, увеличивается ли значение счётчика после последней итерации и не изменяет ли транслятор это значение дополнительно. Ещё один вопрос: что будет, если внутри цикла счётчику будет явно присвоено новое значение? Различные языки программирования решают данные вопросы по-разному. В некоторых поведение счётчика чётко регламентировано. В других, например, в том же Паскале, стандарт языка не определяет ни конечного значения счётчика, ни последствий его явного изменения в цикле, но не рекомендует изменять счётчик явно и использовать его по завершении цикла без повторной инициализации. Программа на Паскале, игнорирующая эту рекомендацию, может давать разные результаты при выполнении на разных системах и использовании разных трансляторов.

Радикально решён вопрос в языках Ада и Kotlin: счётчик считается описанным в заголовке цикла, и вне его просто не существует. Даже если имя счётчика в программе уже используется, внутри цикла в качестве счётчика используется отдельная переменная. Счётчику запрещено явно присваивать какие бы то ни было значения, он может меняться только внутренним механизмом оператора цикла.

В результате конструкция на Аде:

i := 100;
for i in (0..9) loop
  ... тело цикла
end loop;
k := i;

И на Котлине:

val i = 100;
for (i in 0..9){
    ... тело цикла
}
val k = i;

внешне аналогичная вышеприведённому циклу на Паскале, трактуется однозначно: переменной k будет присвоено значение 100, поскольку переменная i, используемая вне данного цикла, не имеет никакого отношения к счётчику i, который создаётся и изменяется внутри цикла. Подобное обособление счётчика удобно и безопасно: не требуется отдельное описание для него и минимальна вероятность случайных ошибок, связанных со случайным разрушением внешних по отношению к циклу переменных. Если программисту требуется включить в готовый код цикл со счётчиком, то он может не проверять, существует ли переменная с именем, которое он выбрал в качестве счётчика, не добавлять описание нового счётчика в заголовок соответствующей процедуры, не пытаться использовать один из имеющихся, но в данный момент «свободных» счётчиков. Он просто пишет цикл с переменной-счётчиком, имя которой ему удобно, и может быть уверен, что никакой коллизии имён не произойдёт.

Цикл со счётчиком всегда можно записать как условный цикл, перед началом которого счётчику присваивается начальное значение, а условием выхода является достижение счётчиком конечного значения; к телу цикла при этом добавляется оператор изменения счётчика на заданный шаг. Однако специальные операторы цикла со счётчиком могут эффективнее транслироваться, так как формализованный вид такого цикла позволяет использовать специальные процессорные команды организации циклов.

Никлаус Вирт одно время называл цикл со счётчиком «маргинальным», утверждая, что такая конструкция является излишней и должна быть исключена из синтаксиса языков программирования как несистемная. В соответствии с этим представлением в языке программирования Оберон цикла со счётчиком не было. Однако в языке Оберон-2, созданном Виртом и Мёссенбёком в развитие Оберона, цикл со счётчиком FOR появился снова в интересах практического удобства использования^[1].

В некоторых языках, например, Си и других, произошедших от него, цикл for, несмотря на синтаксическую форму цикла со счётчиком, в действительности является циклом с предусловием. То есть в Си конструкция цикла:

for (i = 0; i < 10; ++i)
{
  ... тело цикла 
}

фактически представляет собой другую форму записи конструкции^[2]:

i = 0;
while (i < 10)
{
  ... тело цикла 
  ++i;
}

То есть в конструкции for сначала пишется произвольное предложение инициализации цикла, затем — условие продолжения и, наконец, выполняемая после каждого тела цикла некоторая операция (это не обязательно должно быть изменение счётчика; это может быть правка указателя или какая-нибудь совершенно посторонняя операция). Для языков такого вида вышеописанная проблема решается очень просто: переменная-счётчик ведёт себя совершенно предсказуемо и по завершении цикла сохраняет своё последнее значение.

Совместный цикл[править | править код]

Ещё одним вариантом цикла является цикл, задающий выполнение некоторой операции для объектов из заданного множества, без явного указания порядка перечисления этих объектов. Такие циклы называются совместными (а также циклами по коллекции, циклами просмотра) и представляют собой формальную запись инструкции вида: «Выполнить операцию X для всех элементов, входящих во множество M». Совместный цикл, теоретически, никак не определяет, в каком порядке операция будет применяться к элементам множества, хотя конкретные языки программирования, разумеется, могут задавать конкретный порядок перебора элементов. Произвольность даёт возможность оптимизации исполнения цикла за счёт организации доступа не в заданном программистом, а в наиболее выгодном порядке. При наличии возможности параллельного выполнения нескольких операций возможно даже распараллеливание выполнения совместного цикла, когда одна и та же операция одновременно выполняется на разных вычислительных модулях для разных объектов, при том, что логически программа остаётся последовательной.

Совместные циклы имеются в некоторых языках программирования (C#, Eiffel, Java, JavaScript, Perl, Python, PHP, LISP, Tcl и др.) — они позволяют выполнять цикл по всем элементам заданной коллекции объектов. В определении такого цикла требуется указать только коллекцию объектов и переменную, которой в теле цикла будет присвоено значение обрабатываемого в данный момент объекта (или ссылка на него). В различных языках программирования синтаксис оператора различен:

C++:

for (type &item : set) //поддерживается, начиная со стандарта C++11
{
    //использование item
}

C#:

foreach (type item in set) 
{
    //использование item
}

Delphi:

for item in [1..100] do
begin
  //Использование item (Работоспособность кода проверялась в Delphi 2010) 
end;

Perl (строгий порядок «от первого до последнего»):

foreach (@set) 
{
    #использование $_
}
# или
for (@set) 
{
    #использование $_
}
# или
foreach $item (@set) 
{
    #использование $item
}

Eiffel:

across set as cursor loop
    -- использование cursor.item
end

Java:

for (type item : set) 
{
    //использование item
}

JavaScript:

for (txtProperty in objObject)
  {
  /*
  использование:
  objObject [txtProperty]
  */
  }

PHP:

foreach ($arr as $item) {
    /* использование $item*/
}
//или
foreach ($arr as $key=>$value) {
    /* использование значений индекса $key и его значения $value*/
}

Visual Basic.NET:

For Each item As type In set
    'использование item
Next item

Windows PowerShell:

foreach ($item in $set) {
  # операции с $item
} 

или

$set | ForEach-Object {
  # операции с $_
}

Python

for item in iterator_instance:
    # использование item

Многие языки программирования, имеющие в своём синтаксисе циклические конструкции, имеют также специфические команды, позволяющие нарушить порядок работы этих конструкций: команду досрочного выхода из цикла и команду пропуска итерации.

Досрочный выход из цикла[править | править код]

Команда досрочного выхода применяется, когда необходимо прервать выполнение цикла, в котором условие выхода ещё не достигнуто. Такое бывает, например, когда при выполнении тела цикла обнаруживается ошибка, после которой дальнейшая работа цикла не имеет смысла.

Команда досрочного выхода обычно называется EXIT или break, а её действие аналогично действию команды безусловного перехода (goto) на команду, непосредственно следующую за циклом, внутри которого эта команда находится. Так, в языке Си два нижеприведённых цикла работают совершенно одинаково:

// Применение оператора break
while(<условие>) {
  ... операторы
  if (<ошибка>) break;
  ... операторы
}
... продолжение программы

// Аналогичный фрагмент без break
while(<условие>) {
  ... операторы
  if (<ошибка>) goto break_label;
  ... операторы 
}
break_label:
... продолжение программы

В обоих случаях, если в теле цикла выполнится условие <ошибка>, будет произведён переход на операторы, обозначенные как «продолжение программы». Таким образом, оператор досрочного выхода из цикла, по сути, просто маскирует безусловный переход, однако использование break предпочтительнее, чем goto, поскольку поведение break чётко задано языком, потенциально менее опасно (нет, например, вероятности ошибиться с положением или названием метки). Кроме того, явный досрочный выход из цикла не нарушает принципов структурного программирования.

Обычный оператор досрочного выхода прерывает работу того цикла, в котором он непосредственно находится. В ряде языков программирования функциональность этого оператора расширена, он позволяет выходить из нескольких вложенных циклов (см. ниже). В таких случаях цикл, из которого требуется выйти, помечается меткой, а в операторе досрочного выхода указывается эта метка.

Пропуск итерации[править | править код]

Данный оператор применяется, когда в текущей итерации цикла необходимо пропустить все команды до конца тела цикла. При этом сам цикл прерываться не должен, условия продолжения или выхода должны вычисляться обычным образом.

В языке Си и его языках-потомках в качестве команды пропуска итерации используется оператор continue в конструкции цикла. Действие этого оператора аналогично безусловному переходу на строку внутри тела цикла, следующую за последней его командой. Например, код на Си, находящий сумму элементов массива и сумму всех положительных элементов массива, может иметь следующий вид:

int arr[ARRSIZE];
...
// Суммирование отдельно всех и только положительных
// элементов массива arr с применением continue.
int sum_all = 0;
int sum_pos = 0;
for (int i = 0 ; i < ARRSIZE; ++i)
{
    sum_all += arr[i];
    if (arr[i] <= 0) continue;
    sum_pos += arr[i];
}

// Аналогичный код c goto
int sum_all = 0;
int sum_pos = 0;
for (int i = 0 ; i < ARRSIZE; ++i)
{
    sum_all += arr[i];
    if (arr[i] <= 0) goto cont_label;
    sum_pos += arr[i];
cont_label:
}

Из второго фрагмента ясно видно, как работает continue: он просто передаёт управление за последнюю команду тела цикла, пропуская выполнение команды суммирования, если очередной элемент массива не удовлетворяет условию. Таким образом, в sum_pos накапливается сумма лишь положительных элементов массива.

Необходимость[править | править код]

С точки зрения структурного программирования команды досрочного выхода из цикла и продолжения итерации являются избыточными, поскольку их действие может быть легко смоделировано чисто структурными средствами. Более того, по мнению ряда теоретиков программирования (в частности, Эдсгера Дейкстры), сам факт использования в программе неструктурных средств, будь то классический безусловный переход или любая из его специализированных форм, таких как break или continue, является свидетельством недостаточно проработанного алгоритма решения задачи.

Однако на практике код программы часто является записью уже имеющегося, ранее сформулированного алгоритма, перерабатывать который нецелесообразно по чисто техническим причинам. Попытка заменить в таком коде команду досрочного выхода на структурные конструкции часто оказывается неэффективной или громоздкой. Например, вышеприведённый фрагмент кода с командой break может быть записан так:

// Досрочный выход из цикла без break
bool flag = false; // флаг досрочного завершения
while(<условие> && !flag) {
  ... операторы
  if (<ошибка>) {
    flag = true;
  } else {
    ... операторы
  }
}
... продолжение программы

Легко убедиться, что фрагмент будет работать аналогично предшествующим, разница лишь в том, что в месте проверки на ошибку вместо непосредственного выхода из цикла устанавливается флаг досрочного выхода, который проверяется позже в штатном условии продолжения цикла. Однако для отказа от команды досрочного выхода пришлось добавить в программу описание флага и вторую ветвь условного оператора, к тому же произошло «размытие» логики программы (решение о досрочном выходе принимается в одном месте, а выполняется в другом). В результате программа не стала ни проще, ни короче, ни понятнее.

Несколько иначе обстоит дело с командой пропуска итерации. Она, как правило, очень легко и естественно заменяется на условный оператор. Например, приведённый выше фрагмент суммирования массива можно записать так:

int arr[ARRSIZE];
...
// Суммирование отдельно всех и только положительных
// элементов массива arr с заменой continue
int sum_all = 0;
int sum_pos = 0;
for (int i = 0 ; i < ARRSIZE; ++i)
{
    sum_all += arr[i];
    if (arr[i] > 0) // Условие заменено на противоположное!
    {
      sum_pos += arr[i];
    }
}

Как видим, достаточно было заменить проверяемое условие на противоположное и поместить заключительную часть тела цикла в условный оператор. Можно заметить, что программа стала короче (за счёт удаления команды пропуска итерации) и одновременно логичнее (из кода непосредственно видно, что суммируются положительные элементы).

Кроме того, использование команды пропуска итерации в цикле с условием (while-цикле) может также спровоцировать неочевидную ошибку: если тело цикла, как это часто бывает, завершается командами изменения переменной (переменных) цикла, то команда пропуска итерации пропустит и эти команды тоже, в результате чего (в зависимости от условия, по которому происходит пропуск) может произойти зацикливание или не соответствующий алгоритму повтор итерации. Так, если заменить в вышеприведённом примере цикл for на while, получится следующее:

int arr[ARRSIZE];
...
int sum_all = 0;
int sum_pos = 0;
int i = 0;
while (i < ARRSIZE) // Цикл внешне аналогичен предыдущему for ...
{
    sum_all += arr[i];
    if (arr[i] <= 0) continue;
    sum_pos += arr[i];
    ++i; // ... но эта команда будет пропущена при выполнении continue 
         // и программа зациклится
}

Несмотря на свою ограниченную полезность и возможность замены на другие языковые конструкции, команды пропуска итерации и, особенно, досрочного выхода из цикла в отдельных случаях оказываются крайне полезны, именно поэтому они сохраняются в современных языках программирования.

Существует возможность организовать цикл внутри тела другого цикла. Такой цикл будет называться вложенным циклом. Вложенный цикл по отношению к циклу, в тело которого он вложен, будет именоваться внутренним циклом, и наоборот, цикл, в теле которого существует вложенный цикл, будет именоваться внешним по отношению к вложенному. Внутри вложенного цикла, в свою очередь, может быть вложен ещё один цикл, образуя следующий уровень вложенности и так далее. Количество уровней вложенности, как правило, не ограничивается.

Полное число исполнений тела внутреннего цикла не превышает произведения числа итераций внутреннего и всех внешних циклов. Например, взяв три вложенных друг в друга цикла, каждый по 10 итераций, получим 10 исполнений тела для внешнего цикла, 100 для цикла второго уровня и 1000 в самом внутреннем цикле.

Одна из проблем, связанных с вложенными циклами — организация досрочного выхода из них. Во многих языках программирования есть оператор досрочного завершения цикла (break в Си, exit в Турбо Паскале, last в Perl и т. п.), но он, как правило, обеспечивает выход только из цикла того уровня, откуда вызван. Вызов его из вложенного цикла приведёт к завершению только этого внутреннего цикла, внешний же цикл продолжит выполняться. Проблема может показаться надуманной, но она действительно иногда возникает при программировании сложной обработки данных, когда алгоритм требует немедленного прерывания в определённых условиях, наличие которых можно проверить только в глубоко вложенном цикле.

Решений проблемы выхода из вложенных циклов несколько.

• Простейший — использовать оператор безусловного перехода goto для выхода в точку программы, непосредственно следующую за вложенным циклом. Этот вариант критикуется сторонниками структурного программирования, как и все конструкции, требующие использования goto. Некоторые языки программирования, например, Модула-2, просто не имеют оператора безусловного перехода, и в них подобная конструкция невозможна.
• Альтернатива — использовать штатные средства завершения циклов, в случае необходимости устанавливая специальные флаги, требующие немедленного завершения обработки. Недостаток — усложнение кода, снижение производительности.
• Размещение вложенного цикла в процедуре. Идея состоит в том, чтобы всё действие, которое может потребоваться прервать досрочно, оформить в виде отдельной процедуры, и для досрочного завершения использовать оператор выхода из процедуры (если такой есть в языке программирования). В языке Си, например, можно построить функцию с вложенным циклом, а выход из неё организовать с помощью оператора return. Недостаток — выделение фрагмента кода в процедуру не всегда логически обосновано, и не все языки имеют штатные средства досрочного завершения процедур.
• Воспользоваться механизмом генерации и обработки исключений (исключительных ситуаций), который имеется сейчас в большинстве языков высокого уровня. В этом случае в нештатной ситуации код во вложенном цикле возбуждает исключение, а блок обработки исключений, в который помещён весь вложенный цикл, перехватывает и обрабатывает его. Недостаток — реализация механизма обработки исключений в большинстве случаев такова, что скорость работы программы уменьшается. Правда, в современных условиях это не особенно важно: практически потеря производительности столь мала, что имеет значение лишь для очень немногих приложений.
• Наконец, существуют специальные языковые средства для выхода из вложенных циклов. Так, в языке Ада программист может пометить цикл (верхний уровень вложенного цикла) меткой, и в команде досрочного завершения цикла указать эту метку. Выход произойдёт не из текущего цикла, а из всех вложенных циклов до помеченного, включительно^[3]. Язык PHP предоставляет возможность указать число прерываемых циклов после команды break — так break 2 прервёт сам цикл и вышестоящий над ним, а break 1 эквивалентно простой записи команды break^[4].

Циклы с несколькими охраняемыми ветвями[править | править код]

Цикл Дейкстры[править | править код]

В теории программирования известна ещё одна, принципиально отличающаяся от «классических», форма циклической конструкции, получившая название «цикл Дейкстры», по имени Эдсгера Дейкстры, впервые её описавшего. В классическом дейкстровском описании такой цикл выглядит следующим образом:

 do
   P1 → S1,
     …
   Pn → Sn
 od

Здесь do — маркер начала конструкции цикла, od — маркер завершения конструкции цикла, P_i — i-е охраняющее условие (логическое выражение, которое может иметь значение «истинно» или «ложно»), S_i — i-я охраняемая команда. Цикл состоит из одной или нескольких ветвей (охраняемых выражений), каждая из которых представляет собой пару из охраняющего условия (или, коротко, «охраны») и охраняемой команды (понятно, что в реальности команда может быть сложной).

При выполнении цикла Дейкстры в каждой итерации происходит вычисление охраняющих условий. Если хотя бы одно из них истинно, выполняется соответствующая охраняемая команда, после чего начинается новая итерация (если истинны несколько охраняющих условий, выполняется только одна охраняемая команда). Если все охраняющие условия ложны, цикл завершается. Нетрудно заметить, что цикл Дейкстры с одним охраняющим условием и одной охраняемой командой представляет собой, по сути, обычный цикл с предусловием (цикл «пока»).

Хотя цикл Дейкстры был изобретён ещё в 1970-х годах, специальных конструкций для его создания в языках программирования не содержится. Единственным исключением стал недавно созданный Оберон-07 — первый реальный язык программирования, явно поддерживающий цикл с несколькими охраняемыми ветвями. Впрочем, цикл Дейкстры может быть без больших затруднений смоделирован с помощью традиционных конструкций структурных языков программирования. Вот пример его реализации одним из возможных способов на языке Ада:

loop
  if P1 then 
    S1;
    ...
  elsif Pn then 
    Sn;
  else
    exit;
  end if;
end loop;

Здесь P1—Pn — охраняющие условия, а S1—Sn — соответствующие охраняемые команды.

Цикл Дейкстры удобен при реализации некоторых специфических повторяющихся вычислений, которые неудобно описывать с помощью более традиционных циклических конструкций. Например, этим циклом естественно представляется конечный автомат — каждая ветвь соответствует одному состоянию автомата, охраняемые условия строятся так, чтобы в текущей итерации выбиралась ветвь, соответствующая текущему состоянию автомата, а код охраняемой команды обеспечивает выполнение вычислений в текущем состоянии и переход в следующее (то есть такое изменение переменных, после которого на следующей итерации будет истинным охраняющее условие нужной ветви).

Цикл «паук»[править | править код]

Легко видеть, что цикл Дейкстры не содержит явного условия продолжения или выхода, что не всеми теоретиками программирования рассматривается как благо. Поэтому была предложена усложнённая конструкция цикла Дейкстры, получившая название «цикл-‘паук’». В той же нотации она выглядит следующим образом:

 do
   P1→S1,
     …
   Pn→Sn
 out
   Q1→T1,
     …
   Qn→Tn
 else
   E
 od

Здесь после маркера out добавлены ветви завершения, состоящие из условий выхода Q_i и команд завершения T_i. Кроме того, добавлена ветвь альтернативного завершения else с командой E.

Цикл-‘паук’ выполняется так:

• Вычисляются охраняющие условия. Если существует истинное охраняющее условие, выполняется соответствующая охраняемая команда.
• Вычисляются условия выхода. Если существует истинное условие выхода, выполняется соответствующая команда завершения, после чего выполнение цикла заканчивается. Если все условия выхода ложны, начинается следующая итерация, но только в том случае, если в текущей итерации было истинным хотя бы одно из охраняющих условий.
• Если в данной итерации оказались ложными и все охраняющие условия, и все условия выхода, выполняется команда альтернативного завершения E, после чего выполнение цикла прерывается.

Структура цикла-‘паука’ позволяет предельно строго описать условия выполнения цикла. Согласно теоретическим положениям, ветвь альтернативного завершения не должна использоваться в качестве одного из вариантов корректного прекращения работы цикла (все такие варианты должны быть оформлены в виде соответствующих ветвей завершения с явным условием), она служит только для того, чтобы отследить ситуацию, когда по каким-то причинам цикл начал выполняться нештатно. То есть команда альтернативного завершения может лишь анализировать причины ошибки и представлять результаты анализа.

Хотя явной поддержки на уровне синтаксиса для этого цикла не существует ни в одном языке программирования, цикл-‘паук’, как и цикл Дейкстры, может быть смоделирован с помощью традиционных структурных конструкций.

эквивалентными преобразованиями исходного кода

компилятором