В компьютерном программировании бесконечный цикл (или бесконечный цикл ) [1] [2] — это последовательность инструкций, которая, как написано, будет продолжаться бесконечно, если только не произойдет внешнее вмешательство, такое как отключение питания с помощью выключателя или выдергивание вилки. . Это может быть намеренно.
Это отличается от «типа компьютерной программы, которая непрерывно выполняет одни и те же инструкции, пока ее не остановят или не прервут». [3] Рассмотрим следующий псевдокод :
How_many = 0 while is_there_more_data () dohow_many = How_many + 1 end display "количество подсчитанных элементов = " how_many Одни и те же инструкции выполнялись непрерывно, пока не были остановлены или прерваны . . . значением FALSE , возвращаемым в какой-то момент функцией is_there_more_data .
Напротив, следующий цикл не завершится сам по себе:
птицы = 1 рыба = 2 , а птицы + рыбы > 1 , птицы = 3 — птицы , рыбы = 3 — конец рыбыптицы будут попеременно быть 1 или 2, а рыбы будут попеременно 2 или 1. Цикл не остановится, если не произойдет внешнее вмешательство («вытащите вилку»).
Бесконечный цикл — это последовательность инструкций в компьютерной программе , которая выполняется бесконечно, либо из-за того, что в цикле нет условия завершения, либо [4] из-за того, что оно никогда не может быть выполнено, либо из-за того, что цикл начинается заново. В старых операционных системах с совместной многозадачностью [ 5] бесконечные циклы обычно приводили к зависанию всей системы. В ныне распространенной модели вытесняющей многозадачности бесконечные циклы обычно приводят к тому, что программа потребляет все доступное процессорное время, но обычно может быть прекращен пользователем. Занятые циклы ожидания также иногда называют «бесконечными циклами». Бесконечные циклы — одна из возможных причин зависания или зависания компьютера ; другие включают перегрузку , взаимоблокировку и нарушения прав доступа .
Цикл — это повторение набора инструкций до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие. Бесконечный цикл возникает, когда условие никогда не будет выполнено из-за какой-либо внутренней характеристики цикла.
Есть несколько ситуаций, когда это желательное поведение. Например, игры на игровых консолях с картриджами обычно не имеют условий выхода в основном цикле, поскольку нет операционной системы, из которой программа могла бы выйти; цикл выполняется до тех пор, пока консоль не будет выключена.
Современные интерактивные компьютеры требуют, чтобы компьютер постоянно отслеживал ввод пользователя или активность устройства, поэтому на каком-то фундаментальном уровне существует бесконечный цикл простоя обработки , который должен продолжаться до тех пор, пока устройство не будет выключено или перезагружено. В управляющем компьютере Apollo , например, этот внешний цикл содержался в программе Exec [6] , и если у компьютера не было абсолютно никакой другой работы, он запускал в цикле фиктивное задание, которое просто отключало «компьютерную активность». " индикатор.
Современные компьютеры также обычно не останавливают тактовую частоту процессора или материнской платы в случае сбоя. Вместо этого они возвращаются к состоянию ошибки, отображая сообщения оператору (например, синий экран смерти ), и входят в бесконечный цикл, ожидая, пока пользователь либо ответит на приглашение продолжить, либо перезагрузит устройство.
Спин-блокировки — это механизмы синхронизации низкого уровня, используемые в параллельном программировании для защиты общих ресурсов. В отличие от традиционных блокировок, которые переводят поток в спящий режим, когда он не может получить блокировку, спин-блокировки неоднократно «вращаются» в бесконечном цикле, пока блокировка не станет доступной. Этот преднамеренный бесконечный цикл — это осознанный выбор конструкции, направленный на минимизацию времени, которое поток тратит на ожидание блокировки, и избежание накладных расходов на механизмы синхронизации более высокого уровня, такие как мьютексы .
В многопоточных программах некоторые потоки могут выполняться внутри бесконечных циклов, не заставляя всю программу застревать в бесконечном цикле. Если основной поток завершается, все потоки процесса принудительно останавливаются, таким образом, все выполнение завершается, а процесс/программа завершается. Потоки внутри бесконечных циклов могут выполнять «хозяйственные» задачи или могут находиться в заблокированном состоянии, ожидая ввода (из сокета/очереди) и возобновлять выполнение каждый раз при получении ввода.
Чаще всего этот термин используется для тех ситуаций, когда это не является запланированным результатом; то есть, когда это ошибка . [7] Такие ошибки чаще всего встречаются среди начинающих программистов, но могут допускать и опытные программисты, поскольку их причины могут быть весьма тонкими.
Например, одной из распространенных причин является то, что программист намеревается перебрать последовательность узлов в структуре данных , такой как связанный список или дерево , выполняя код цикла один раз для каждого узла. Неправильно сформированные связи могут создать в структуре данных опорный цикл , где один узел ссылается на другой, который встречается раньше в последовательности. Это превращает часть структуры данных в кольцо , что приводит к бесконечному зацикливанию наивного кода.
Хотя большинство бесконечных циклов можно обнаружить путем внимательного изучения кода, не существует общего метода определения, остановится ли когда-либо данная программа или будет работать вечно; это неразрешимость проблемы остановки . [8]
Пока система реагирует, бесконечные циклы часто могут быть прерваны путем отправки сигнала процессу (например, SIGINT в Unix) или прерывания процессора, что приводит к прерыванию текущего процесса. Это можно сделать в диспетчере задач , в терминале с помощью команды Control-C , [9] или с помощью команды kill или системного вызова . Однако это не всегда работает, так как процесс может не реагировать на сигналы или процессор может находиться в состоянии бесперебойности, как, например, в случае с ошибкой Cyrix coma (вызванной перекрытием непрерываемых инструкций в конвейере команд ). В некоторых случаях могут работать другие сигналы, такие как SIGKILL , поскольку они не требуют реакции процесса, тогда как в других случаях цикл не может быть завершен до выключения системы.
Бесконечные циклы могут быть реализованы с использованием различных конструкций потока управления . Чаще всего в неструктурированном программировании это переход назад ( goto ), тогда как в структурированном программировании это бесконечный цикл (цикл while), который никогда не заканчивается, либо путем пропуска условия, либо явно устанавливая для него значение true, как while (true) ....
В некоторых языках есть специальные конструкции для бесконечных циклов, обычно путем исключения условия из неопределенного цикла. Примеры включают Ada ( loop ... end loop), [10] Fortran ( DO ... END DO), Go ( for { ... }), Ruby ( loop do ... end) и Rust ( loop { ... }).
Простой пример (на C ):
#include <stdio.h> int main () { for (;;) // или эквивалентно, while (1) printf ( "Бесконечный цикл \n " ); вернуть 0 ; } Форма for (;;)бесконечного цикла традиционна, она встречается в стандартном справочнике Язык программирования C и часто шутливо произносится как «навсегда». [11]
Это цикл, который печатает «Бесконечный цикл» без остановки.
Аналогичный пример в BASIC 1980-х годов :
10 ПЕЧАТЬ «БЕСКОНЕЧНЫЙ ПЕТЛЯ» 20 ПЕРЕХОД К 10 Аналогичный пример в пакетных файлах DOS :
: Эхо . Бесконечный цикл. Перейти к : A.Здесь цикл совершенно очевиден, поскольку последняя строка безоговорочно возвращает выполнение первой.
Пример на Java
в то время как ( истина ) { Система . вне . println ( "Бесконечный цикл" ); } Пример в Bourne Again Shell
для (( ;; )) ; do echo "Бесконечный цикл" готово Пример на Rust
цикл { println! ( "Бесконечная петля" ); } Вот один пример бесконечного цикла в Visual Basic :
dim x как целое число do while x < 5 x = 1 x = x + 1 цикл Это создает ситуацию, когда значение xникогда не будет больше 5, поскольку в начале кода цикла xему присваивается значение 1 (независимо от любого предыдущего значения), прежде чем оно будет изменено на x+ 1. Таким образом, результат цикла всегда будет x= 2 и никогда не сломается. Это можно исправить, вынеся x = 1инструкцию за пределы цикла, чтобы ее начальное значение устанавливалось только один раз.
В некоторых языках путаница программистов в отношении математических символов может привести к непреднамеренному бесконечному циклу. Например, вот фрагмент на C :
#include <stdio.h> int main ( void ) { int a = 0 ; while ( a < 10 ) { printf ( «%d \n » , a ); if ( a = 5 ) printf ( "a равно 5! \n " ); а ++ ; } вернуть 0 ; } Ожидаемый результат — числа от 0 до 9 с вставленным «а равно 5!» между 5 и 6. Однако в строке " if (a = 5)" выше оператор = (присваивание) был перепутан с оператором == (проверка равенства). Вместо этого aв этом месте программы будет присвоено значение 5 . Таким образом, aон никогда не сможет перейти к 10, и этот цикл не может завершиться.
Неожиданное поведение при оценке завершающего условия также может вызвать эту проблему. Вот пример на C :
плавающий х = 0,1 ; while ( x != 1.1 ) { printf ( "x = %22.20f \n " , x ); х += 0,1 ; } В некоторых системах этот цикл выполнится десять раз, как ожидалось, но в других системах он никогда не завершится. Проблема в том, что условие завершения цикла (x != 1.1)проверяет точное равенство двух значений с плавающей запятой , а способ представления значений с плавающей запятой на многих компьютерах приведет к провалу этого теста, поскольку они не могут точно представлять значение 0,1, что приводит к ошибкам округления для каждого приращение (см. вставку).
То же самое может произойти и в Python :
x = 0,1 , а x != 1 : напечатайте ( x ) x += 0,1Из-за вероятности неожиданного сбоя тестов на равенство или неравенство, при работе со значениями с плавающей запятой безопаснее использовать тесты «больше» или «меньше». Например, вместо проверки того, xравно ли 1,1, можно проверить, (x <= 1.0), или (x < 1.1), любой из которых наверняка завершится после конечного числа итераций. Другой способ исправить этот конкретный пример — использовать целое число в качестве индекса цикла , подсчитывающего количество выполненных итераций.
Подобная проблема часто возникает при численном анализе : для вычисления определенного результата предполагается выполнять итерацию до тех пор, пока ошибка не станет меньше выбранного допуска. Однако из-за ошибок округления во время итерации заданный допуск никогда не может быть достигнут, что приводит к бесконечному циклу.
Бесконечный цикл может быть вызван взаимодействием нескольких сущностей. Рассмотрим сервер, который всегда отвечает сообщением об ошибке, если не понимает запрос. Даже если нет возможности бесконечного цикла внутри самого сервера, система, состоящая из двух из них ( A и B ), может зацикливаться бесконечно: если A получает сообщение неизвестного типа от B , то A отвечает сообщением об ошибке B. ; если B не понимает сообщение об ошибке, он отвечает A своим собственным сообщением об ошибке; если A не понимает сообщение об ошибке от B , он отправляет еще одно сообщение об ошибке и так далее.
Одним из распространенных примеров такой ситуации является цикл электронной почты . Примером цикла электронной почты является ситуация, когда кто-то получает письмо из почтового ящика, в котором нет ответа, но у него включен автоматический ответ. Они ответят на входящие сообщения, на которые нет ответа, что вызовет ответ «Это входящие сообщения, на которые нет ответа». Это будет отправлено пользователю, который затем отправит автоматический ответ в почтовый ящик без ответа и так далее и тому подобное.
Псевдобесконечный цикл — это цикл, который кажется бесконечным, но на самом деле это просто очень длинный цикл.
Пример в bash :
для x в $( seq 1000000000 ) ; do #loop код готов Пример цикла в C :
беззнаковый интервал я ; for ( i = 1 ; i != 0 ; i ++ ) { /* код цикла */ } Кажется, что это будет продолжаться бесконечно, но на самом деле значение в iконечном итоге достигнет максимального значения, которое можно сохранить в a, unsigned intи добавление 1 к этому числу приведет к переходу к 0, разрывая цикл. Фактический предел iзависит от деталей используемой системы и компилятора . При арифметике произвольной точности этот цикл будет продолжаться до тех пор, пока память компьютера не перестанет вмещаться i. Если iбы это было целое число со знаком, а не целое число без знака, переполнение было бы неопределенным. В этом случае компилятор может оптимизировать код до бесконечного цикла.
Бесконечная рекурсия — это частный случай бесконечного цикла, вызванного рекурсией .
Следующий пример в Visual Basic для приложений (VBA) возвращает ошибку переполнения стека :
Sub Test1 () Вызов Test1 End Sub На первый взгляд цикл " while (true)" выглядит бесконечным, но может быть способ выйти из цикла с помощью оператора Break или оператора возврата . Пример на PHP :
while ( истина ) { if ( $foo -> bar ()) { return ; } }Цикл Олдерсона — это редкий сленговый или жаргонный термин, обозначающий бесконечный цикл, в котором доступно условие выхода, но оно недоступно в реализации кода, обычно из-за ошибки программиста. Они наиболее распространены и заметны при отладке кода пользовательского интерфейса .
Пример C-подобного псевдокода цикла Олдерсона, где программа должна суммировать числа, заданные пользователем, до тех пор, пока не будет задан ноль, но где используется неправильный оператор:
интервал сумма = 0 ; интервал я ; while ( true ) { printf ( «Введите число, которое нужно прибавить к сумме, или 0, чтобы выйти» ); я = getUserInput (); if ( i * 0 ) { // если i, умноженное на 0, истинно, прибавляем i к сумме. Примечание. НОЛЬ означает ЛОЖЬ, ненулевое значение означает ИСТИНА. «i*0» — НОЛЬ (ЛОЖЬ)! сумма += я ; // сумма никогда не меняется, потому что (i * 0) равно 0 для любого i; все изменилось бы, если бы в условии было != вместо * } if ( sum > 100 ) { break ; // завершаем цикл; условие выхода существует, но никогда не достигается, поскольку сумма никогда не добавляется к } } Термин предположительно получил свое название от программиста (фамилия Олдерсон), который в 1996 году [12] закодировал модальное диалоговое окно в Microsoft Access без кнопок «ОК» или «Отмена», тем самым отключая всю программу при каждом появлении этого окна. [13]
бесконечный цикл — это цикл, в котором отсутствует условие выхода
вычисления.. дефект.. который.. зациклить
Как только командная оболочка закрывается комбинацией control-c...
