C言語の基本｜回数ならfor、条件ならwhile

C言語の基本｜回数ならfor、条件ならwhile

回数が見えるならfor、終わる条件が主役ならwhile。ループの目的に合わせて、意図が伝わる書き方を選ぼう。

for文とwhile文は、どちらも同じ処理を繰り返すための制御文です。書き方は異なりますが、ループを動かす基本的な仕組みは共通しています。

どちらのループにも、次の3つの要素があります。

• 初期設定：繰り返しを始める前の準備
• 継続条件：処理を続けるかどうかの判定
• 再設定：次の繰り返しに向けた変数の更新

同じ繰り返し処理をfor文でもwhile文でも書ける場合はたくさんあります。違いは、処理が実行できるかどうかではなく、プログラムを読んだ人に何を強調して伝えるかです。

for文は、回数や数値の範囲を使った繰り返しを分かりやすく表現できます。while文は、条件が成り立っている間だけ続ける処理を自然に表現できます。

図1：for文とwhile文に共通するループの流れ

この図から分かること

for文とwhile文は、基本的に同じ順番で処理を進めます。

最初に初期設定を行い、継続条件を確認します。条件が真ならループ本体を実行し、再設定によって変数を更新してから条件判定へ戻ります。

継続条件が偽になるとループを終了します。この基本的な流れは、for文でもwhile文でも変わりません。

for文とwhile文の処理順序

for文とwhile文は、どちらも次の順番で動きます。

1. 初期設定を行う
2. 継続条件を評価する
3. 条件が真ならループ本体を実行する
4. 再設定で変数を更新する
5. 継続条件の評価へ戻る
6. 条件が偽になったらループを終了する

この処理順序をwhile文で表すと、次の形になります。

初期設定;

while (継続条件) {
    繰り返す処理;
    再設定;
}

同じ流れをfor文で表すと、次の形になります。

for (初期設定; 継続条件; 再設定) {
    繰り返す処理;
}

処理の流れは同じですが、3つの要素を書く場所が異なります。

while文では3つの要素を別々に書く

while文では、初期設定、継続条件、再設定をそれぞれ別の場所に記述します。

int count = 1;

while (count <= 4) {
    printf("%d回目\n", count);
    count++;
}

while文では、継続条件が目立つ位置にあります。そのため、いつ終わるかが状況によって変わるループを表現しやすくなります。

一方で、初期設定と再設定が離れているため、回数を管理するループでは3つの要素を探して読む必要があります。

for文では3つの要素を1行にまとめる

for文では、初期設定、継続条件、再設定を丸括弧内へまとめて記述します。

for (int count = 1; count <= 4; count++) {
    printf("%d回目\n", count);
}

for文の1行を見るだけで、次の情報を確認できます。

• countは1から始まる
• countが4以下の間は繰り返す
• 1回ごとにcountを1増やす

このまとまりが、回数や範囲が決まっている繰り返しでfor文が読みやすい理由です。

while文で信号機を4台確認する

次のプログラムでは、while文を使って4台の信号機を順番に確認します。

while文で4台の信号機を順番に確認するプログラム

ファイル名：9_5_1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int count = 1;

    while (count <= 4) {
        printf("%d台目の信号機を確認します。\n", count);
        count++;
    }

    return 0;
}

実行結果の例

1台目の信号機を確認します。
2台目の信号機を確認します。
3台目の信号機を確認します。
4台目の信号機を確認します。

プログラムの詳しい解説

最初に、カウンタ変数countを1で初期化しています。

int count = 1;

この部分がループの初期設定です。最初に確認する信号機を1台目とするため、開始値を1にしています。

while文の継続条件はcount <= 4です。

while (count <= 4)

countが4以下である間、ループ本体を繰り返します。

ループ本体では、現在のcountを信号機の番号として表示します。

printf("%d台目の信号機を確認します。\n", count);

表示後はcount++によってcountを1増やします。

count++;

各繰り返しでの値は、次のように変化します。

countが5になるとcount <= 4が偽になるため、while文を終了します。

for文で信号機を4台確認する

同じ処理をfor文で記述すると、初期設定、継続条件、再設定を1行にまとめられます。

for文で4台の信号機を順番に確認するプログラム

ファイル名：9_5_2.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int count;

    for (count = 1; count <= 4; count++) {
        printf("%d台目の信号機を確認します。\n", count);
    }

    return 0;
}

実行結果の例

1台目の信号機を確認します。
2台目の信号機を確認します。
3台目の信号機を確認します。
4台目の信号機を確認します。

プログラムの詳しい解説

for文の丸括弧内は、セミコロンによって3つの部分に分かれています。

for (count = 1; count <= 4; count++)

それぞれの役割は次のとおりです。

count = 1

最初の部分は初期設定です。ループを始めるときに一度だけ実行されます。

count <= 4

2つ目は継続条件です。ループ本体へ入る前に評価され、真なら処理を続けます。

count++

3つ目は再設定です。ループ本体を1回実行するたびにcountを1増やします。

for文では、countの開始値、終了条件、変化のしかたが同じ行に並んでいます。そのため、4回繰り返すループであることを把握しやすくなっています。

図2：while文とfor文で3要素を書く場所の違い

この図から分かること

while文では、初期設定、継続条件、再設定が別々の場所に書かれています。継続条件が中心に見えるため、条件によって終了するループに向いています。

for文では3つの要素が1行にまとまっています。どこから始まり、いつまで続き、どのように変化するのかをまとめて確認できます。

同じ出力でも伝わる意図が違う

9_5_1.cと9_5_2.cは、どちらも同じ結果を表示します。

実行結果だけを見ると違いはありません。

ただし、for文を見た読み手は、回数を管理するカウンタループだとすぐに判断できます。while文では、条件が中心となるループであることが強調されます。

どちらを使っても正しく動く場合は、処理の目的が伝わりやすいほうを選びましょう。

回数や範囲が決まっているならfor文

繰り返す回数や数値の範囲が、ループを始める時点で分かっている場合はfor文が向いています。

たとえば、次のような処理です。

• 同じメッセージを5回表示する
• 1から100までの整数を順番に処理する
• 配列の先頭から末尾まで確認する
• 10個のセンサー値を合計する
• 0から9までの番号を表示する

for文では、ループの範囲を1行にまとめて示せます。

for (count = 1; count <= 5; count++) {
    繰り返す処理;
}

この1行から、1から5まで1ずつ増やすことが読み取れます。

終了条件が状況によって決まるならwhile文

何回繰り返すかを事前に決められず、実行中の状態によって終了する場合はwhile文が向いています。

たとえば、次のような処理です。

• 0が入力されるまで入力を続ける
• 正しい値が入力されるまで再入力する
• 荷物が残っている間、搬送を続ける
• センサーが異常を示している間、確認を続ける
• ファイルの終わりまでデータを読み込む

while文では、終了を判断する条件が目立ちます。

while (input != 0) {
    繰り返す処理;
}

このコードからは、inputが0ではない間、繰り返すという意図がすぐに分かります。

for文でも条件中心のループは書ける

for文の3つの式は、それぞれ省略できます。そのため、条件だけを残した書き方も可能です。

for (; input != 0; ) {
    繰り返す処理;
}

この書き方はwhile文と同じように動かせますが、初期設定と再設定がないfor文は少し不自然に見えることがあります。

終了条件が主役なら、次のwhile文のほうが目的を伝えやすいでしょう。

while (input != 0) {
    繰り返す処理;
}

書けるかどうかだけではなく、コードを見たときに意図をすぐ理解できるかが大切です。

while文でも回数指定のループは書ける

回数が決まっている処理をwhile文で書くこともできます。

count = 1;

while (count <= 5) {
    繰り返す処理;
    count++;
}

正しく動作しますが、初期設定と再設定が離れています。

再設定のcount++を書き忘れると、countが変化せず、ループが終了しません。for文なら、count++がループの見出し部分にあるため、カウンタの更新を確認しやすくなります。

for文とwhile文の使い分け早見表

選択するときはループの主役を考える

for文とwhile文のどちらを使うか迷ったら、ループで何を一番見せたいかを考えてみましょう。

回数や範囲が主役なら、次の情報を1行で見せられるfor文が向いています。

• どこから始めるか
• どこまで続けるか
• 1回ごとにどう変化するか

終了条件が主役なら、while文が向いています。

• 入力が特定の値になるまで
• データが残っている間
• 条件を満たすまで
• 状態が変化するまで

図3：for文とwhile文を選ぶ判断の流れ

この図から分かること

回数や範囲が最初から分かっている場合は、for文を選ぶとループの全体像を1行で表せます。

回数が分からず、入力値や状態の変化によって終了する場合は、while文を選ぶと継続条件が分かりやすくなります。

迷ったときの決め方

for文とwhile文で迷ったときは、次の順番で考えると選びやすくなります。

1. 繰り返す回数が最初から決まっているか確認する
2. 開始値と終了値をカウンタで表せるか確認する
3. 回数や範囲が明確ならfor文を選ぶ
4. 終了が入力値や状態に左右されるならwhile文を選ぶ
5. どちらでも自然に書けるなら、処理の意図が読み取りやすいほうを選ぶ

for文とwhile文は、どちらか一方だけが正しいという関係ではありません。同じ処理を実現できる場合でも、ループの目的に合った構文を選ぶことで、後からコードを読む人が処理を理解しやすくなります。