C++ 循环不变量（特别是“加速C&“x2B”和“x2B”的第3章）

我目前正在学习“加速C++”，刚刚在第3章中遇到了这个问题：

// invariant:
//  we have read count grades so far, and
//  sum is the sum of the first count grades
while (cin >> x) {
    ++count;
   sum  +=  x;
}

作者随后解释说，不变量需要特别注意，因为当输入被读入

x

时，我们将读取

count+1

等级，因此不变量将不真实。类似地，当我们增加计数器时，

sum

将不再是最后一次计数分数的总和（如果您没有猜到，它是计算学生分数的传统程序）

我不明白为什么这很重要。当然，对于任何其他循环，类似的说法都是正确的？例如，这是本书的第一个

while

循环（稍后填写输出）：

//不变量：到目前为止，我们已经编写了r行
while（r！=行）{
//写入一行输出
std:：cout从您的描述中，听起来作者在胡说八道。是的，在指令之间，不变量暂时变得不真实，但每当您执行类似的非原子操作时，就会发生这种情况。只要没有任何明显的断点，可能导致不变量不正确，并且程序处于错误状态状态一致，你很好

在这种情况下，唯一可能发生的方法是，如果std:：cout在不变量不真实的情况下抛出异常，那么您会在某个地方捕获该异常，但会在错误的状态下继续执行。在我看来，作者过于迂腐。因此，只要您没有任何break/continue语句出现在错误的位置，或者没有异常出现你没问题。我怀疑很多人会费心关注你的示例代码，因为它太简单了。
我相信这本书是指while循环停止的方式。在第二种情况下，很容易看到循环将在“r”增加到等于“rows”时停止因为大多数C++中的计数都是零，所以这很可能为每行输出一行。
另一方面，第一个示例是对cin对象上的“>>”使用运算符重载。只要此函数不返回零，while循环将继续。在输入关闭之前，该运算符重载不会返回此值

您可以按什么键使“cin>>”返回0？否则循环将永远不会结束。您需要确保不会创建这样的循环

需要在条件之外添加一行来停止循环。请查找“break”和“continue”语句。
一般来说，不变量只适用于循环的迭代之间。（至少我是这样理解的！）

一般情况如下：

[invariant true];
while (keep going) {
    [state transformation];
    [invariant true];
}

但是在状态转换期间，不变量不一定成立

作为一个单独的风格说明：如果你想成为一名超级程序员，不要把不变量留在注释中，让它们成为断言

// Loop invariant: x+y = -4
for (int x = 0; x < 10; x++) {
    [do something];
    assert(x+y == -4);  // Loop invariant here!
}

//循环不变量：x+y=-4
对于（int x=0；x<10；x++）{
[做点什么]；
断言（x+y==-4）；//此处循环不变！
}

这样您就有了自检代码。
这在异常安全环境中非常有趣/重要

考虑以下场景：


“count”是一个用户定义的类，具有重载的
运算符+++
重载的
运算符+++
引发异常
稍后在循环外部捕获异常（即，循环看起来像现在一样，没有try/catch）

在这种情况下，循环不变量不再成立，循环中发生的所有事情的状态都有问题。行是否已写入？计数是否已更新？总和是否仍然正确

一些额外的保护（以临时变量的形式保存中间值和一些try/catch）需要确保即使在抛出异常时，所有内容都保持一致。
这本书似乎比它应该做的要复杂得多。我真的不认为用不变量解释循环是一件好事。这有点像用量子物理解释加法

作者随后解释说，不变量需要特别注意，因为当输入被读入变量x时，我们将读取计数+1级，因此不变量将不真实。同样，当我们增加计数器时，变量和将不再是最后计数级的和（如果你没有猜到，这是计算学生分数的传统程序）

首先，不变量是不清楚的。如果不变量是“在
的迭代结束时，
循环，我们已经阅读了
计数
等级和
求和
”，那么在我看来这是正确的。不变量没有明确指定，所以谈论它何时被尊重和不被尊重都没有意义

如果不变量是“在<代码>循环的任何迭代点，而<代码>循环，我们已经读过…`，那么严格地说，该不变量将不是真的。就循环而言，我认为不变量应该是指在循环的开始、结束或固定点处存在的状态

我没有那本书，我也不知道事情是否得到澄清，但似乎使用不变量是错误的。如果它们的不变量不是真的，为什么还要麻烦使用一个呢

我认为你不应该太担心这个问题。只要你了解这些循环是如何工作的，你就可以了。如果你想通过不变量来理解它们，你可以，但是你必须注意你选择的不变量。不要选择一个不好的，否则它就达不到目的。你应该选择一个易于编写代码的不变量尊重它，而不是选择一个随机的然后努力编写尊重它的代码，并且绝对不要选择一个模糊的然后编写具有
// Loop invariant: x+y = -4
for (int x = 0; x < 10; x++) {
    [do something];
    assert(x+y == -4);  // Loop invariant here!
}

// invariant: we have written r rows so far
int r = 0; // this is also important!
while (r != rows) {
    // write a row of output 
    std::cout << std::endl;
    ++r;
}

while (cin >> x) {
    ++count;
}


rows = NROWS;
r = 0;

while (r != rows) {
    // write a row of output 
    std::cout << std::endl;
    ++r;
}