流程控制：把迴圈讀成複雜度

先決定走哪條路，再決定重複幾次

上一頁的敘述大多由上往下執行。這頁加入兩種能力：用 if 或 switch 依條件選擇敘述；用 while 或 for 重複敘述。先看各形式適合什麼情況，接著逐一拆開括號、條件、大括號與更新動作。

先辨認你要的是「選擇」還是「重複」，再看條件在什麼時候檢查。條件與更新要一起讀：同一個 while 外觀，搭配不同的更新動作，就可能執行不同次數。下面逐節示範，最後再用巢狀迴圈比較次數。

C++ 的流程控制長得跟 Python 很像，但有四個地方需要特別留意：大括號、switch 的掉落、三段式 for 的執行時機，以及範圍 for 中決定「改得動還是改不動」的 &。這四個各有一節。

bool、六個比較運算子，以及避免無效運算的短路求值

C++ 的 bool 只有兩個值：true 與 false。轉成整數時分別得到 1 與 0；整數轉成 bool 時，0 為假、非零為真。這是型別轉換規則，不能據此推定 bool 的底層表示方式。

a = true，b = false
3 < 5    -> true
3 == 5   -> false
3 != 5   -> true
a && b   -> false
a || b   -> true
!a       -> false
true 印成數字是 1，false 是 0
非零整數當條件時是真：(bool)42 = 1
空字元 '\0' 轉成 bool = 0

短路求值：&& 的右邊不一定會被執行

這是本頁最該記住的一件事。a && b 求值時，C++ 會先算 a；如果 a 已經是假，整個式子不可能為真，b 就完全不會被求值。|| 反過來：左邊為真就直接收工。

false && 右邊：
    左邊求值了
  整式結果 false
true && 右邊：
    左邊求值了
    右邊求值了
  整式結果 false
true || 右邊：
    左邊求值了
  整式結果 true
false || 右邊：
    左邊求值了
    右邊求值了
  整式結果 true

短路求值常用來保護只在特定條件下才安全的運算。例如除法前要先確認除數不為 0；若保護條件失敗，右側的除法便不會執行。

條件不成立

[未定義行為：整數除以零]

if / else if / else：大括號不是可有可無

先記住三個語法位置：條件要用小括號包起來，else if 中間有空格，主體用大括號。省略大括號時，後來新增的敘述可能不在條件控制之內。

C++ 靠大括號決定範圍，縮排對編譯器完全沒有意義。省略大括號時，if 只管接在它後面的那一個敘述，第二行縮排得再整齊也沒有用。

沒加大括號的版本：
  我以為這行也在 if 裡面
加了大括號的版本：
（第二段什麼都沒印，因為 x = -5）

if (x = 5) 為什麼編得過

Python 會直接給你語法錯誤，C++ 不會。理由在 PART 01 已經鋪好了：賦值本身是一個運算式，它的值就是被賦進去的那個值，而任何非零整數當條件都算真。

進到 if 裡面了，而且 x 已經被改成 5
y 不等於 5，y 還是 3

三元運算子 ?:：一行選一個值的 if/else

cond ? a : b 是「有值的 if/else」：cond 成立整個式子就變成 a，不成立就變成 b。它做的事跟上面的 if/else 一模一樣，差別是它本身就是一個值，可以直接拿去指派、印出、或當函式的參數，不用像 if/else 那樣先宣告一個變數，兩邊分支再各指派一次。

15.6667
0

三元運算子只求值被選中的分支。count0 為 0 時會選左側的 0.0，右側除法不會執行；count 為 3 時則選右側。因為 total 與 count 都是 int，範例先將 total 轉成 double，保留除法的小數部分。

兩種寫法在這個例子中得到相同結果；三元運算式本身會產生一個值，因此適合在兩個簡單值之間選擇。若每條分支需要多個敘述，使用完整的 if／else 會更清楚。

switch 與掉落：Python 沒有的控制流程

當你要拿同一個整數或字元去比對一長串固定值時，switch 比一串 else if 好讀。Python 到 3.10 才有 match，而且語意完全不同，所以這一節對你是全新的。

case 後面必須是編譯期就知道的常數，不能放變數、不能放範圍、不能放字串。break 的作用是「跳出這個 switch」，少寫一個，控制流就會直接掉進下一個 case 的主體。

輸入 A -> 很好 不錯 及格 （一路掉到底）
輸入 B -> 不錯 及格 （一路掉到底）
輸入 C -> 及格 （一路掉到底）
輸入 F -> （一路掉到底）

掉落也可以是故意的。把多個 case 疊在一起、中間什麼都不寫，就是「這幾個值走同一段程式」的標準寫法：

'a' -> 母音
'u' -> 母音
'-' -> 運算子
'z' -> 其他

while：不知道要跑幾圈的時候用它

while 每次先檢查條件，成立才執行主體。適合停止時機由資料決定的情境，例如讀取到 quit 才停止，或把數量逐步減到 0。特別檢查主體是否確實改變影響條件的狀態。

while    的主體跑了 0 次
do-while 的主體跑了 1 次

無窮迴圈：條件永遠成立

迴圈跑不完只有一個原因：主體沒有把條件推向不成立。下面兩種是最常見的寫法錯誤。

也可以使用 while (true)，在讀到特定輸入時以 break 離開；這種結構把停止判斷放在主體中：

每圈減半：更新方式決定迴圈圈數

另一種更新方式是每圈將剩餘數量除以 2。下例從 40 開始，依序變成 20、10、5、2、1、0。每圈不再只減一，所以執行次數較少；仍然是「先判斷、做主體、更新、再判斷」同一套 while 規則。

第 1 圈：remaining = 40
第 2 圈：remaining = 20
第 3 圈：remaining = 10
第 4 圈：remaining = 5
第 5 圈：remaining = 2
第 6 圈：remaining = 1
共 6 圈，最後剩 0

三段式 for：三個位置，三個不同的執行時機

Python 的 for 是「把可迭代物件的東西一個一個拿出來」。C++ 的三段式 for 不是那個意思，它就是一個 while 的縮寫，只是把三件事排在同一行：

執行順序是這樣的：初始化只在最開始跑一次；接著檢查條件，成立就跑主體，跑完執行更新，再回去檢查條件。若迴圈正常因條件變成假而結束，條件檢查會比主體執行多一次；若以 break、return 或例外提早離開，則不能套用這個計數。

初始化 i = 0
條件成立，主體讀到 i = 0
條件成立，主體讀到 i = 1
條件成立，主體讀到 i = 2
i 更新到 3，條件不成立，結束

計時樣板：量一段迴圈跑多久都靠這四行

要觀察一段程式在目前環境的耗時，可使用 <chrono>。auto 讓編譯器從初值推導型別；steady_clock 提供適合量測經過時間的時鐘。先記起點，再以終點減起點，最後轉成秒數。

三個地方值得逐行看懂：

① auto：這是本頁第一次正面介紹它，意思是「型別交給編譯器自己推算，我不寫」。steady_clock::now() 回傳的型別全名是 std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock>，沒有人會想每次計時都手打這一長串，auto start = … 讓編譯器自己看右邊的值決定 start 的型別——這裡不是偷懶，是這個型別名字長到非用不可。② steady_clock::now()：拿「現在」這一刻的時間點，呼叫兩次、中間夾著要量的程式，前後兩個時間點相減就是經過的時間。③ duration<double>(…).count()：兩個時間點相減得到的是一個 duration 物件，單位不是秒；duration<double>(...) 把它轉成「以 double 表示的秒數」，.count() 再把數字取出來變成一個普通的 double。

三次的 total 都是 100010000；seconds 是每次計算經過的秒數。

for (T x : v)：最像 Python 的那個 for，也最容易寫錯

C++11 的範圍 for 可依序走訪容器中的每個元素。以下用剛介紹的 vector<int> 保存數個整數，比較讀取副本與透過參考修改元素的不同。

差別就是一個 &。沒有它，你改的是一份用完就丟的複本；有了它，你改的是容器裡的本尊。

原始         ： 1 2 3
for (int x)  ： 1 2 3
for (int &x) ： 10 20 30 

數迴圈次數，就是在數複雜度

假設外層固定執行 n 次，而且每一圈內層也完整執行 n 次，內層主體共 n × n 次。若內層上限隨外層變動，就逐圈加總。先數這些具體次數，再談成長速度；迴圈形狀本身不能取代對每圈工作量的檢查。

方形雙層 n = 8：內層跑 64 次，等於 n * n
逐輪減少的雙層 n = 8：內層跑 28 次，等於 n(n-1)/2
n 變兩倍，比較次數大約變四倍：
  n = 8 -> 28 次
  n = 16 -> 120 次
  n = 32 -> 496 次
  n = 64 -> 2016 次
  n = 128 -> 8128 次

break 與 continue：提早離開的兩種方式

break 是「這個迴圈我不跑了」，continue 是「這一圈剩下的不做了，直接進下一圈」。兩個都只作用在最靠近的那一層迴圈。

  17 是奇數，continue 跳過剩下的主體
  93 是奇數，continue 跳過剩下的主體
  檢查 26
  找到了，break 離開迴圈
break 只跳出「最內層」那一圈：
  i = 0，j = 0
  i = 1，j = 0
  i = 2，j = 0

把三個常見錯誤合在一題裡

P2 速查表

語法骨架

三種迴圈怎麼選

Python ↔ C++ 對照

五條記得住的規則

延伸閱讀

自我檢測：流程控制 隨堂自測 · 6 題

每個選項都有解說：選錯也點開看看為什麼錯。全對之後再往下翻詞彙卡。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int sum = 0;
    for (int i = 1; i <= 4; i++) {
        sum += i;
    }
    cout << sum << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n = 2;
    switch (n) {
        case 1: cout << "one ";
        case 2: cout << "two ";
        case 3: cout << "three ";
                break;
        case 4: cout << "four ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> v = {1, 2, 3};
    for (int x : v) x += 10;
    for (int &y : v) y += 100;
    for (int z : v) cout << z << " ";
    cout << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 5;
    int count = 0;
    do {
        count++;
        i++;
    } while (i < 3);
    cout << count << endl;
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int hits = 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        for (int j = i + 1; j < 5; j++) {
            hits++;
        }
    }
    cout << hits << endl;
    return 0;
}

關鍵詞彙卡：點卡片翻面

先看正面術語，心中默想定義再翻面對答案；洗牌後再過一輪，直到每張都能不假思索說出來。