C++/Object Pascal中循环结构的一点差异及讨论
虽然在所有的编程语言之中，程序的执行都无非是顺序、分支和循环等几种结构，比如说，C中的if…else，switch…case，while和do…while， 以及Pascal中的if…then…else，case…of，while…do，repeat…until，几乎就是一一对应的关系，只不过语法上有小小的差异而已。这样的相似性使得我们在掌握一门语言之后，再学习其他语言就容易得多了。然而，语言之间的不同是细微而琐碎的，如果不注意这些差别的话，它们迟早会从不知哪个角落跳出来，让程序员陷入debug的噩梦。
让我们来看一个例子。我们知道在一般的循环结构中，fo循环和while循环是可以转换的，例如，在Pascal中
for I:=StartValue to EndValue do …；
可以转换成相应的while 循环：
I:=StartValue;
while I<=EndValue do begin
…；
Inc(I);
end;
看起来，这两种循环是完全一样的。别忙，真的完全一样吗？下面是一段Delphi代码，你可以先心算一下，看得出来的结果应该是多少：
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var
i, j : integer;
index : integer;
str : string;
begin
i := 0;
j := 3;
for index:=0 to j do begin
Inc(i);
if j<5 then Inc(j);
end;
str := IntToStr(i);
i := 0;
j := 3;
index := 0;
while index<=j do begin
Inc(i);
if (j<5) then Inc(j);
Inc(index);
end;
Caption := str + ',' + IntToStr(i);
end;
虽然两个循环看起来完全没有差别，运行后结果却截然不同：一个是4，一个是6。
我们先不忙讨论其中的原因，再来看看在C语言中情况如何。
void CTestDlg::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{
int i, j;
int index;
i = 0;
j = 3;
for (index=0;index<=j;index++)
{
i++;
if (j<5) j++;
}
CString str;
str.Format( "%d", i );
SetWindowText(str);
CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);
}
void CTestDlg::OnRButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{
int i, j;
int index;
i = 0;
j = 3;
index = 0;
while (index<=j)
{
i++;
if (j<5) j++;
index++;
}
CString str;
str.Format( "%d", i );
SetWindowText( str );
CDialog::OnRButtonDown(nFlags, point);
}
答案如何呢？在Visual C++中，两个结果都是6。
为了排除优化对程序执行结果的影响，我在Delphi和Visual C++中分别运行不优化的程序和优化后的程序，结果也是一样的：Delphi中两段循环的结果分别是4和6，而在Visual C++中，两个循环结果都是6。
以上的试验我是在Win98 SE，Delphi 6.0和Visual C++6.0的环境下测试的。如果你感兴趣的话，也可以换VB，Java或者C++Builder或者其他环境来测试一下，看得出的结果如何。
看来现在可以得出答案了。之所以在Delphi中两个结果会有所不同，是因为我们在循环中改变了变量j的值，而j又用来作为测试循环终止的条件。我们可以得出这样的结论：
1．在Object Pascal中，for循环和while循环对于循环如何终止的条件是有差别的。for循环在每次循环后不会对终止条件再次求值，也就是说，任何一个for循环已开始，总共的循环次数就已经确定了，即使你想改变也办不到。而while循环的执行次数是不定的，你可以在循环体中随时改变循环次数。
2．由于处理方法不同，因此在执行效率上也相应的有所不同。在Object Pascal Language Guide中已经指明了这一点。下面是该书第四章《语法元素》中的一段话：
The difference between this construction and the for...to statement is that the while loop re-evaluates finalValue before each iteration. This can result in noticeably slower performance if finalValue is a complex expression, and it also means that changes to the value of finalValue within statement can affect execution of the loop.
可见，由于每次循环后都要对循环条件重新求值，因此while循环的执行效率明显低于for。因此，如何可能的话，应该尽量多使用for循环。为了提高效率，循环条件应尽量简单，能用常量的地方一定要使用常量。
3．在C语言（严格的说，上述情况只在Visual C++中验证过；在其他C环境如C++Builder和GCC中尚未验证）中，for和while循环的处理方法是一致的：在每次循环后都要重新求值。
就效率而言，如果循环条件中使用的是变量而非常量，特别是循环条件是一个比较复杂的表达式的时候，那么C中的for循环应该是比Object Pascal中的for循环效率要低一点（仅仅是理论上讲）。
4．知道了for和while循环在不同语言中的表现，我们就知道应该如何在编写循环的时候避免一些错误。例如，下面的代码在Delphi中不会有问题：
var
sl : TStringList;
I : integer;
begin
sl := TStringList.Create;
sl.Add(‘1’);
sl.Add(‘2’);
for I:=0 to sl.Count do sl.Add(‘temp string’);
而在VC中，这样的代码就会让程序进入死循环：
CStringArray sa;
sa.Add(“1’);
sa.Add(“2”);
for (int I=0;I<sa.GetSize();I++)
sa.Add(“temp string”)；
在我的机器上，这一段程序在长时间的运行后终于弹出一个“内存不足”的对话框,而这时几乎所有正在运行的程序都慢的好像龟爬了。希望在你的程序中不会看到这种让人不快的现象。
后记：尽管for循环和while循环的这种微小的差别并不如何令人感兴趣，但是一个严谨的程序员应该知道这些细节。有些程序员迷恋于各种各样让自己的程序漂亮起来的小Tips，而对编程语言本身的许多东西却忽略掉了。随着许多非科班出身的爱好者加入编程队伍，一些不好和不正规的编程习惯以及舍本逐末的做法也蔓延开来，流风所及，很少人不受到影响。如果我不是正在啃Object Pascal Language Guide的话，根本不会注意到这么小的地方，也不会想到我原本以为自己很熟悉了的Pascal语言中还隐藏着一些不为人知的东西。C++也是如此，关心 How to put a icon into the system tray的人，似乎永远比关心 why the class should have a virtual destructor的人来的多。 基本功不怕深厚，只怕太浅。我的希望是，对于所谓XX天精通XXX，或者XXX从入门到精通之类的东西，大家还是少看为妙，多花一些时间，静下心来读些实实在在的技术资料，比什么都强，虽然读到头皮发麻精力不济的时候所在多有，但是只要认真过一遍，你的层次绝对不同。
