Циклы в Arduino

Начнем с того что с циклами вы уже по-любому сталкивались: это конечно же основной цикл любой программы loop(). Цикл это грубо говоря рамки, код внутри которых выполняется сверху вниз и повторяется с начала, когда достигает конца. Продолжается это дело до тех пор, пока выполняется какое то условие. Есть два основных цикла, с которыми мы будем работать, это for и while.

Цикл for

Цикл for, в простонародии счётчик, в различных видах этот цикл есть и в других языках программирования, но на C++ он имеет очень гибкую настройку. При создании цикл принимает три “значения” (настройки): инициализация, условие и изменение. Цикл for обычно содержит переменную, которая изменяется на протяжении работы цикла, мы можем пользоваться её меняющимся значением в своих целях. Переменная является локальной для цикла, если она создаётся при инициализации.

• Инициализация – здесь обычно присваивают начальное значение переменной цикла. Например: int i = 0;
• Условие – здесь задаётся условие, при котором выполняется цикл. Как только условие нарушается, цикл завершает работу. Например: i < 100;
• Изменение – здесь указывается изменение переменной цикла на каждой итерации. Например: i++;

Объединим три предыдущих пункта в пример:

for (int i = 0; i < 100; i++) {
  // тело цикла
}

В теле цикла мы можем пользоваться значением переменной i, которая примет значения от 0 до 99 на протяжении работы цикла, после этого цикл завершается. Как это использовать? Вспомним предыдущий урок про массивы и рассмотрим следующий пример:

// создадим массив на 100 ячеек
byte myArray[100];

for (int i = 0; i < 100; i++) {
  // заполним все ячейки значением 25
  myArray[i] = 25;
}

Именно при помощи цикла for очень часто работают с массивами. Можно, например, сложить все элементы массива для поиска среднего арифметического:

// создадим массив данных
byte myVals[] = {5, 60, 214, 36, 98, 156};

// переменная для хранения суммы
// обязательно инициализируем в 0
int sum = 0;

for (int i = 0; i < 6; i++) {
  // суммируем весь массив в sum
  sum += myVals[i];
}

// разделим sum на количество элементов
// и получим среднее арифметическое!
sum /= 6;

// получилось 94!

Что касается особенностей использования for в языке C++: любая его настройка является необязательной, то есть её можно не указывать для каких-то особенных алгоритмов. Например вы не хотите создавать переменную цикла, а использовать для этого другую имеющуюся переменную. Пожалуйста! Но не забывайте, что разделители настроек (точка с запятой) обязательно должны присутствовать на своих местах, даже если настроек нет!

// есть у нас какая-то переменная
int index = 0;

for (; index < 60; index += 10) {
  // переменная index принимает значения
  // 0, 10, 20, 30, 40, 50
}

В цикле for можно сделать несколько счётчиков, несколько условий и несколько инкрементов, разделяя их при помощи оператора запятая, , смотрите пример:

// объявить i и j
// прибавлять i+1 и j+2
for (byte i = 0, j = 0; i < 10; i++, j += 2) {
  // тут i меняется от 0 до 9
  // и j меняется от 0 до 18
}

Также в цикле может вообще не быть настроек, и такой цикл можно считать вечным, замкнутым:

for (;;) {
  // выполняется вечно...
}

Использование замкнутых циклов не очень приветствуется, но иногда является очень удобным способом поймать какое-то значение, или дать программе “зависнуть” при наступлении ошибки. Но, как мы знаем, нет ничего вечного, поэтому из цикла таки можно выйти при помощи оператора break.

Оператор break

Оператор break (англ. “ломать”) позволяет досрочно покинуть цикл, использовать его можно как по условию, так и как-угодно-удобно. Например давайте досрочно выйдем из цикла при достижении какого-то значения:

for (int i = 0; i < 100; i++) {
  // покинуть цикл при достижении 50
  if (i == 50) break;
}

Или вот такой абстрактный пример, покинем “вечный” цикл при нажатии на кнопку:

for (;;) {
  if (кнопка нажата) break;
}

Выход из цикла является не единственным интересным инструментом, ещё есть оператор пропуска – continue

Оператор continue

Оператор continue (англ. “продолжить”) досрочно завершает текущую итерацию цикла и переходит к следующей. Например давайте заполним массив, как делали выше, но пропустим один элемент:

// создадим массив на 100 ячеек
byte myArray[100];

for (int i = 0; i < 100; i++) {
  // если i равно 10, пропускаем
  if (i == 10) continue;
  
  // заполним все ячейки значением 25
  myArray[i] = 25;
}

Таким образом элемент под номером 10 не получит значения 25, итерация завершится до операции присваивания.

Цикл while

Цикл while (англ. “пока”), он же называется цикл с предусловием, выполняется до тех пор, пока верно указанное условие. Если условие сразу неверно, цикл даже не начнёт свою работу и будет полностью пропущен. Объявляется очень просто: ключевое слово while, далее условие в скобках, и вот уже тело цикла:

int i = 0;
while (i < 10) {
  i++;
}

Хммм, вам не кажется знакомым действие этого примера? Всё верно, это полный аналог цикла for с настройками (int i = 0; i < 10; i++) . Единственное отличие в том, что на последней итерации i примет значение 10, так как на значении 9 цикл разрешит выполнение.

Ещё интересный вариант, который можно встретить на просторах чужого кода. Работает на основе того факта, что любое число кроме нуля обрабатывается логикой как true:

byte a = 5;
while (a--) {
  // выполнится 5 раз
}

Цикл while тоже удобно использовать как вечный цикл, например, ожидая наступление какого-либо события (нажатие кнопки):

// выполняется, пока не нажата кнопка
while (кнопка не нажата);

Пока условие не произойдёт, код не пойдёт дальше, застрянет на этом цикле. Как вы уже поняли, оператор if тут не нужен, нужно указывать именно логическое значение, можно даже вот так:

while (true);

Всё, вертимся здесь бесконечно! Если не предусмотрим break, конечно же…

Помимо цикла с предусловием есть ещё цикл с постусловием, так называемый do while

Цикл do while

do while – “делать пока”, работа этого цикла полностью аналогична циклу while за тем исключением, что здесь условие задаётся после цикла, т.е. цикл выполнится один раз, затем проверит условие, а не наоборот. Пример:

do {
  // тело цикла
} while (условие);

Где применять? Да где угодно, по ходу написания собственных программ вы почувствуете, где удобнее использовать тот или иной цикл.

Видео

Важные страницы

• Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
• Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
• Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макро, все доступные типы данных
• Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
• Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
• Поддержать автора за работу над уроками
• Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту (alex@alexgyver.ru)