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死循环(无法靠自身的控制终止的循环)

在编程中,一个靠自身控制无法终止的程序称为“死循环”。

例如在C语言程序中,语句“while(1)printf("*");”就是一个死循环,运行它将无休止地打印*号。

不存在一种算法,对任何一个程序及相应的输入数据,都可以判断是否会出现死循环。因此,任何编译系统都不做死循环检查。

在设计程序时,若遇到死循环,我们可以通过按下Ctrl+Pause/Break的方法,结束死循环。

然而,在编程中死循环并不是一个需要避免的问题,相反,在实际应用中,经常需要用到死循环。例如,我们使用的Windows操作系统下的窗口程序中的窗口都是通过一个叫消息循环的死循环实现的。在单片机、嵌入式编程中也经常要用到死循环。在各类编程语言中,死循环都有多种实现的方法,以C语言为例,可分别使用while.for,goto实现。

死循环的C语言实现:

1、while(1); [1]

2、for(;;);

3、goto

Loop:

...

goto Loop;

在网站页面设计当中,导航的设计不可忽视。导航的作用除了给用户寻找相关信息文字性的提示以外。也是增加此页面链接其他页面的入口。如果此页面的导航点击进入时链接地址还是本页面,就会造成死循环。页面死循环不利于网站以及网页的优化。

死循环在系统的应用非常多,也非常重要,所有的应用系统都需要设置一个死循环来保证系统的正常运行,如果没有死循环,那么你会一开机马上就关机,因为这个程序已经运行完毕,所以在系统开发中死循环有着极其重要的作用!

以下是一些死循环的例子。 [1]

C++的例子

C语言的死循环:

上述程序会一直显示"Infinite Loop"字符串。

BASIC语言的死循环:

10 PRINT"Infinite Loop"

20 GOTO10'跳到行号=10的位置

X86汇编语言的例子:

loop:

; Code to loop here

jmploop

Python的例子:

whileTrue:

print("Infinite Loop")

以下是一个Visual Basic死循环的例子:

dimxasintegerdountilx > 5'根本不会有x>5的情形x = 1 x = x + 1loop

每一次运行循环时x会先设置为1,然后变为2,因为数值未大于5,所以永远不会退出。若将x = 1由循环内部移到循环之前即可以改善此一情形。

有些程序员可能因为不熟悉特定编程语言的语法而造成死循环,例如以下是一段C语言的程序:

其预期输出是数字0至9,其中5和6中间会显示"a equals 5!",但程序员在编写程序时将设置用的=运算符及判断相同的==运算符弄混了,因此程序会在每次运行循环时都会将a设置为5,因此变量a永远无法到达10,此循环就变成了死循环。

有时不适当的循环退出条件也可能会造成无预期的死循环,例如以下C语言的例子:

在有些操作系统中,上述程序会运行10次循环然后退出,但有些系统中,上述程序却可能会一直运行,无法退出,问题主要在循环的退出条件(x != 1.1)要在二个浮点数相等时才退出,结果会依系统处理浮点数的方式而定,只要系统运行10次循环后的结果和1.1差一点点,上述程序就会变成死循环。

若将退出条件改为(x < 1.1)就没有这个问题,程序可能会多运行一次循环,但不会变成死循环。另一种解决方式则是用一个整数变量作为循环变量,再依此变量判断是否要退出循环。

在数值分析程序中也可能会出现无预期的死循环,例如程序需一直迭代到误差小于某特定值为止,但若因为运算中的舍去误差,使得误差一直无法小于该特定值,就会产生死循环。

奥尔德森循环(Alderson loop)是指一个循环有设置退出条件,但因为程序的写法(多半是编程错误),造成永远无法满足退出条件,在针对用户界面程序调试时最容易出现这类的问题。

以下C的伪代码中有一个奥尔德森循环,程序是要计算用户输入一串数字的和,用户输入0时退出循环,但程序中用了不正确的运算符:

sum=0;while(true){printf("Input a number to add to the sum or 0 to quit");i=getUserInput();if(i*0){// 若i乘0为真,则使sum加上i的值sum+=i;// 但这不可能发生,因为不论i为何值(i * 0)都是0。如果条件中用的是!=而非*,代码就能正常运行}if(sum>100){break;// 终止循环。结束条件存在,但从来没有达到过,因为sum永远不会增加}}

“奥尔德森循环”是来自一个Microsoft Access的程序员,他编写的程序产生一个有模式的对话框,用户需要回应,程序才能继续运作,但对话框没有OK键或取消键,因此只要此对话窗出现,Access程序就无法继续运作。

无穷递归是一种由递归造成的死循环。例如以下计算阶乘的C语言程序

一般递归的程序会有一特定条件,此条件成立时直接计算结果,而不是通过递归来计算结果,若程序中未定义此条件,就会出现无穷递归。

无穷递归会造成堆栈溢出,而无穷递归不会退出,因此也是死循环的一种。不过若递归程序是使用尾部递归的处理方式,在有些编程语言(如Scheme)中会优化成循环,因此不会造成堆栈溢出。

上述的程序可以修改成没有无穷递归的程序。

死循环也可能因为多个模块之间的交互而产生。考虑一台服务器若收到无法理解的需求时,会回应错误信息,此架构中不会有死循环。但若有二台上述的服务器(A和B),互相交换数据,A收到由B所提交无法理解的需求,会回应错误信息给B,但若B也无法理解A提交的需求(其实是A的错误信息),会再以自己的格式回应错误信息给,A收到后无法理解,会再回应错误信息给B……。像邮件循环就是这类的例子。 [1]

假死循环是指一个循环看似不会退出,但只是一个运行很长时间,最后仍会退出的循环。

以下是一个C语言for循环的程序:

unsigned int i; [2]

for(i=1;i!=0;i++)

{/* loop code */}

上述程序每次运行时都将i加1,若i等于0时才会退出循环,此程序看似不会退出,但最后还是会退出。程序中型态为unsigned int的变量,其数值有一定上限,当数值已到上限,再加1时,变量数值就会变为0,因此让程序退出。实际的上限值依系统及编译器而不同,假如unsigned int是一个16个比特的字符组,上述的循环会运行65536次。若使用高精度计算,程序会一直运行到存储器无法存储i为止。 [1]


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