Бесконечный цикл

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

В программировании бесконечным циклом называется цикл, написанный таким образом, что условие выхода из него никогда не выполняется.

О программе, вошедшей в бесконечный цикл, иногда говорят, что она зациклилась. Использование этого глагола вышло далеко за пределы программирования, и он зачастую применяется с совершенно другим смыслом.

Среди пользователей различных поколений сверхскоростных компьютеров ходит стандартная шутка: «Крей-3 настолько быстр, что выполняет бесконечный цикл менее, чем за 2 секунды».

Роль бесконечных циклов в Тьюринг-полноте языков[править | править вики-текст]

Любой цикл можно представить как бесконечный цикл, в теле которого есть проверка условия выхода и команда выхода из цикла.

Любая программа может быть написана при помощи:

  • бесконечных циклов;
  • команд выхода из цикла;
  • операторов ветвления (if-then);
  • последовательностью команд, исполняемых одна после другой;

Примечание: обратите внимание, что универсальный оператор GOTO (безусловный переход) не нужен, а достаточно специального оператора выхода из цикла, при этом, в случае n вложенных циклов потребуется n специальных операторов выхода из цикла (кроме небольшого количества языков с расширенным синтаксисом операторов выхода) или один оператор GOTO и одна метка.

Примеры[править | править вики-текст]

Для Си-подобных языков[править | править вики-текст]

Оператор цикла for[править | править вики-текст]

for (;;) {
   /* что-нибудь делаем */
}

Оператор цикла while[править | править вики-текст]

// вариант 1 
while(true) {
   /* что-нибудь делаем */
}
 
// вариант 2 
while(1) { 
   /* что-нибудь делаем */
}

Оператор цикла do-while[править | править вики-текст]

// вариант 1 
do {
   /* что-нибудь делаем */
} while(true)
 
// вариант 2
do {
   /* что-нибудь делаем */
} while(1)

Python[править | править вики-текст]

while True:
    # что-нибудь делаем

Пакетный файл MS-DOS[править | править вики-текст]

:loop
 rem что-нибудь делаем
goto loop

Bash[править | править вики-текст]

while true
do
# что-нибудь делаем
done

Ruby[править | править вики-текст]

Язык содержит специальную конструкцию бесконечного цикла:

 loop {
    #  что-нибудь делаем
 }

Ада[править | править вики-текст]

Ада также имеет специальную конструкцию, описывающую бесконечный цикл:

loop
   -- что-нибудь делаем
end loop;

Кроме того, стоит отметить, что Ада позволяет осуществить выход сразу из нескольких вложенных циклов, а также имеет условную форму оператора выхода, позволяющую избежать использования оператора ветвления.

Out_Cycle:
loop
   ...
   loop
      ...
      exit Out_Cycle when Logic_Exp;
      -- равносильно 
      if Logic_Exp then 
         exit Out_Cycle; 
      end if;
      ...
   end loop;
   ...
end loop Out_Cycle;
--отсюда продолжится выполнение программы
--после выполнения инструкции exit Out_Cycle;

Практика[править | править вики-текст]

В написании программ, решающих реальные задачи пользователей, бесконечные циклы, как правило, являются одним из источников неустойчивой работы программы. Между тем, при написании алгоритмических программ, то есть программ, решающих определённые задачи прикладной информатики и не имеющих прямого отношения к практическим (или скорее теоретическим) задачам, использование бесконечных циклов — это очень хороший профессиональный приём.

Так, например, при решении задач на олимпиадах по информатике (программированию) различных уровней основная задача участника — за отведённое время написать программы, решающие предложенные алгоритмические задачи. Как правило, такие задачи решаются с использованием циклов. Очевидно, что времени на обдумывание условия выхода из цикла (которое должно указываться в так называемом while-цикле) у участника недостаточно. Поэтому очень полезным приёмом является использование модифицированных бесконечных циклов.

Приём этот основан на том факте, что каждый современный язык программирования предлагает ряд операторов, позволяющих прервать выполнение тела цикла не после очередной итерации, а во время очередного выполнения (например, Break в Delphi, EXIT FOR в Бейсике и т. д.). Для экономии времени участник олимпиады пишет бесконечный цикл while с условием выполнения True (while True do ...), а затем по мере необходимости в теле цикла записывает операторы проверки условий, которые в случае необходимости прерывают выполнение цикла Break-подобными операторами.

Также такого рода циклы позволяют решать недостаток некоторых диалектов языка Паскаль — недостаточную мощность оператора for. Например, в C++ цикл прохода по некоему набору элементов с использованием абстрактного класса (итератора) выглядит так:

Element* el;
SomeIterator it();
for (el=it.get(); el!=NULL; el=it.get())
{
  ... 
}

Пожалуй, единственный способ реализовать такое же в этих диалектах Паскаля (с сохранением возможности использовать оператор continue, то есть, без el:=it.Get; в конце цикла) таков:

it := SomeIterator.Create;
repeat
  el := it.Get;
  if el=nil then break;
  ...
until false;

Программы, из которых нет выхода (например, операционные системы, прошивки микроконтроллеров), также обычно представляют собой бесконечный цикл. Например:

//Инициализация МК, первоначальная настройка регистров
 
while(1){
//Основной цикл программы
};

Иногда (например, в скриптах управления персонажами компьютерных игр) выход из программы — это остановка интерпретатора. Так что разработчик не должен явно записывать условие выхода — а значит, программа превращается в бесконечный цикл. Такой принцип принят, например, в Game Maker, в некоторых играх для программистов.