C++/Object Pascal中循环结构的一点差异及讨论

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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。

 

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