C++超入門④ while文とfor文で処理を繰り返そう

「10回表示する」を10行で書くことはできます。でも、回数を100にしたら、また書き足すのでしょうか。それは避けたいですよね。

繰り返し（ループ）を使えば、何回でも同じ形で処理できます。今回は回数の数え方だけでなく、「どこで止まるか」まで説明できることを目標にします。

ifの条件式と変数が分かっていることを前提に、C++17以降で進めます。短い例は<iostream>を読み込んだmainの中で試してください。

1. whileを、3回だけ動かしてみる

#include <iostream>

int main() {
    int count = 1;

    while (count <= 3) {
        std::cout << count << '\n';
        count = count + 1;
    }

    std::cout << "終わったとき: " << count << '\n';
    return 0;
}

1
2
3
終わったとき: 4

whileは「条件がtrueなら、もう1回本体を実行する」です。毎回、波かっこの中へ入る前に条件を確認します。

countが1。3以下なので、1を表示して2へ更新
countが2。3以下なので、2を表示して3へ更新
countが3。3以下なので、3を表示して4へ更新
countが4。条件がfalseなので終了

最後にcountが4なのに、ループ内では4を表示しません。更新した後、次の表示の前に条件を調べるからです。

最初の値が4なら、表示は0回です。whileは必ず1回動くわけではありません。

2. 無限ループを防ぐには、出口を探す

先ほどのcount = count + 1;がなければ、countはずっと1です。いつまでも3以下なので、1を出し続けます。

こうした無限ループを防ぐため、ループを書く前に次の3つを確認します。

確認すること	今回の答え
どの値から始めるか	1
1回で何が変わるか	countが1増える
いつ続行条件が偽になるか	countが4になったとき

実行して止まらなくなったら、ターミナルの停止操作、一般的にはCtrl+Cで止めます。条件を書き換えるだけでなく、変数を更新する処理が実際に通るかも見ましょう。

while (count <= 3);のような余計なセミコロンも危険です。何もしない文を繰り返し、後ろの波かっこへ進まない形になります。

3. forで「準備・条件・更新」をまとめる

for (int i = 1; i <= 3; i++) {
    std::cout << i << '\n';
}

同じく1、2、3を表示します。forの丸かっこを3つに分けて読むと、長い呪文ではなくなります。

int i = 1：最初に1回だけ行う準備
i <= 3：本体を実行する前の条件
i++：本体の後に1増やす更新

実行順は「準備 → 条件 → 本体 → 更新 → 条件」です。i++を本体の前に実行するわけではありません。

i++と++iは、このように単独の更新として使う場合、どちらもiを1増やします。式の値として使うと違いがありますが、まずは更新を単独に分けて書きましょう。

0から始めると、最後の番号が変わる

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    std::cout << i + 1 << "回目\n";
}

内部の番号は0、1、2で、表示は1、2、3回目です。0から始めてi <= 3にすると4回になります。

この1つのずれをオフバイワンエラーと呼びます。回数が分からなくなったら、最初と最後に本体へ入るiを書き出してみてください。

4. 合計はループの外で準備する

int total = 0;

for (int i = 1; i <= 4; i++) {
    total += i;
}

std::cout << total << '\n';

total += iはtotal = total + iです。結果は10になります。

i	その回で行う計算	新しいtotal
1	0 + 1	1
2	1 + 2	3
3	3 + 3	6
4	6 + 4	10

int total = 0;をループの中へ入れると、毎回0へ戻ります。次の回へ持ち越す合計は、外で用意するのがポイントです。

表示も、ループの中なら毎回の途中経過、外なら最終結果になります。「結果が何行も出る」というときは、表示する場所を確認しましょう。

5. do-whileは、最低1回実行する

#include <iostream>

int main() {
    int number = 0;

    do {
        std::cout << "1から10の整数: ";
        if (!(std::cin >> number)) {
            std::cout << "整数として読めないため終了します。\n";
            return 1;
        }
    } while (number < 1 || number > 10);

    std::cout << number << "を受け取りました。\n";
    return 0;
}

0、12、5の順に入力すると、0と12ではもう一度質問し、5で抜けます。do-whileは本体の後に条件を調べるため、質問が最低1回行われます。

最後のwhile (...);のセミコロンを忘れないでください。

入力失敗を、範囲外と同じように繰り返さない

cinが数を読めなかった場合、失敗状態を直さずに同じ入力を続けると、質問だけが出続けることがあります。

この例では文字の入力や入力終端を受けたら終了します。数字の先頭部分だけを読む場合がある点も含め、完全な入力処理ではありません。最終回では1行ごとの検査を加えます。

6. breakとcontinueの行き先を区別する

breakは、そのループを終える

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i == 5) {
        break;
    }
    std::cout << i << '\n';
}

表示は1〜4です。5では表示より前にbreakへ来るため、ループの外へ進みます。

continueは、その回の残りだけ飛ばす

for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3) {
        continue;
    }
    std::cout << i << '\n';
}

表示は1、2、4、5です。forのcontinueは、更新のi++へ進んでから条件を確認します。

一方、whileのcontinueは条件確認へ直接戻るので、本体の後半に書いた更新が飛ぶ場合があります。「1増やす行はあるのに止まらない」なら、その行を通らず戻っていないか調べます。

これらの実行順はC++公開標準草案の反復文で確認できます。

7. whileとforは、何を強調したいかで選ぶ

目的	最初に考える形
10回処理する	for
配列の値を順に読む	for、後で学ぶ範囲for
終了の入力が来るまで続ける	while
一度表示してから続けるか判断	do-while

「whileでは回数を数えてはいけない」という制限ではありません。同じ処理を複数の形で書けますが、読んだ人へ目的が伝わる方を選びます。

処理がループの内側に入ったら、「これを毎回やってよいか」も確認してください。初期化・入力・表示のどれを繰り返すかで、動作が大きく変わります。

8. 練習：1から100の合計を求めよう

1から100までをforで順に足し、最後に合計だけを表示してください。

模範解答

#include <iostream>

int main() {
    int total = 0;

    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        total += i;
    }

    std::cout << total << '\n';
    return 0;
}

解説

totalを0で準備し、iが1、2、3……100となるたびに加えます。最後に5050を表示します。

確かめ方は、1 + 100、2 + 99のように両端を組にすると101が50組、つまり5050です。別の方法で答えを確認できると、ループの回数の間違いを見つけやすくなります。

この例の合計はintの範囲に収まります。上限を何億などへ変える場合は、そのまま同じ型でよいとは限りません。整数には扱える範囲があることも忘れずに。

次の一歩

ループを読むときは、いきなり100回を頭で追わず、最初の3回と終了時だけを書いてみましょう。値の変化が見えると、長い処理も怖くなくなります。

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