Cyklus for

V programech velmi často potřebujeme vykonat nějaký blok kódu přesně n-krát:

• Projdi n řádků ze vstupního souboru a sečti jejich hodnoty.
• Pošli zprávu všem n účastníkům chatu.
• Vystřel přesně třikrát ze zbraně.

I když pomocí cyklu while můžeme vyjádřit provedení n iterací, je to relativně zdlouhavé, protože je k tomu potřeba alespoň tří řádků kódu:

• Inicializace cyklu: vytvoření řídící proměnné, která se bude kontrolovat v cyklu
• Kontrola výrazu: kontrola, jestli už řídící proměnná dosáhla požadované hodnoty
• Operace na konci cyklu: změna hodnoty řídící proměnné

int i = 0; // inicializace řídící proměnné
while (i < 10) { // kontrola hodnoty řídící proměnné
    // tělo cyklu
    i += 1; // změna hodnoty řídící proměnné
}

Cyklus for existuje, aby tuto častou situaci zjednodušil. Kód výše by se dal pomocí cyklu for přepsat takto:

for (int i = 0; i < 10; i += 1) {
    // tělo cyklu
}

Jak lze vidět, for cyklus v sobě kombinuje inicializaci cyklu, kontrolu výrazu a provedení příkazu po každé iteraci. Obecná syntaxe tohoto cyklu vypadá takto:

for (<příkaz A>; <výraz typu bool>; <příkaz B>) {
    // tělo cyklu
}

Takovýto cyklus se vykoná následovně:

1. Jakmile se cyklus začne vykonávat, nejprve se provede příkaz A. Zde se typicky vytvoří řídící proměnná s nějakou počáteční hodnotou.
2. Zkontroluje se výraz. Pokud není pravdivý, cyklus končí a program pokračuje za cyklem for. Pokud je pravdivý, provede se tělo cyklu a program pokračuje bodem 3.
3. Provede se příkaz B a program pokračuje bodem 2.

Výraz v příkazu for může chybět, v takovém případě se pokládá automaticky za true. Zároveň platí, že středníkem (;) lze vyjádřit tzv. prázdný příkaz, který nic neprovede. Všechny tři části cyklu for tak můžou chybět, v tom případě se pak jedná o nekonečný cyklus:

for (;;) {
   ...
}

Cvičení 🏋

• Napište program, který pomocí cyklu for na výstup vypíše čísla od 0 do 9 (včetně).
• Vypište na výstup řádek Licha iterace v každé liché iteraci cyklu a řádek Suda iterace v každé sudé iteraci tohoto cyklu.

Kvíz 🤔

1. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       int a = 5;
       for (; a >= 0; a = a - 1) {
          printf("iterace %d\n", a);
       }
       printf("a = %d\n", a);
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše:

   iterace 5
   iterace 4
   iterace 3
   iterace 2
   iterace 1
   iterace 0
   a = -1
   

   Při poslední iteraci cyklu se hodnota proměnné a zmenší z 0 na -1, poté už se podmínka cyklu vyhodnotí na false a cyklus skončí.

   Všimněte si, že definice a inicializace řídící proměnné je mimo cyklus, jinak bychom k této proměnné po ukončení provádění cyklu již neměli přístup. Definice řídící proměnné před cyklem se nám může občas hodit, pokud bychom s hodnotou řídící proměnné chtěli pracovat dále za cyklem (například abychom zjistili, kolik iterací cyklus provedl).

2. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       for (int a = 0; a <= 5; a = a + 1) {
          printf("iterace %d\n", a);
          if (a <= 2) {
            a = a + 1;
          }
       }
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program vypíše:

   iterace 0
   iterace 2
   iterace 4
   iterace 5
   

   Pokud je při provádění iterace cyklu hodnota a menší nebo rovno dvěma, tak se hodnota a v iteraci zvýší o jedničku dvakrát (jednou uvnitř příkazu if a jednou na konci iterace cyklu for).

3. Co vypíše následující program?

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       for (int a = 0; a = 5; a = a + 1) {
          printf("iterace %d\n", a);
       }
   
       return 0;
   }
   

   Odpověď

   Program bude neustále vypisovat hodnotu proměnné a, protože výraz a = 5 se vyhodnotí jako 5, a toto číslo se při převodu na bool vyhodnotí jako pravda (true), takže tento cyklus je nekonečný. Záměna přiřazení (=) a == (porovnání) je častou začátečnickou chybou.