PROFILPELAJAR.COM

Toistorakenne eli silmukka on ohjelmointikielten rakenne, joka toistaa annettua ohjelmakoodia, kunnes annettu ehtolause ei enää evaluoidu todeksi.^[1] Toistorakenteen sisältämää lohkoa voidaan toistaa tietyn määrän kertoja, kerran jokaiselle kokoelman jäsenelle, kunnes jokin ehto on täytetty tai määräämättömäksi ajaksi. Silmukat ovat kätevä työkalu ohjelmoinnissa, sillä niillä voidaan toistaa automaattisesti tiettyä komentoa tarvittavan monta kertaa vaivatta Boolen algebran mukaisesti.

Useat ohjelmointikielet tukevat eri muotoja, mutta eivät välttämättä jokaista muotoa. Sivunkuvauskielet kuten HTML ja kyselykielet kuten SQL eivät yleensä tue toistorakenteita.

While-rakenne

while- rakenteessa ehtolause tarkistetaan jo ennen lohkon suorittamista ja tästä syystä tämä ohjausrakenne tunnetaan usein myös nimellä pre-test loop (karkeasti käännettynä: esitestisilmukka).

Java-kielessä, C-kielessä ja C++ -kielessä while-silmukka kirjoitetaan seuraavasti:

while (toistoehto) {
    /* toistettava ohjelmakoodi */
}

Python-kielessä taas seuraavasti:

while (toistoehto):
    #toistettava ohjelmakoodi

Python-kielessä ei ole erillisiä silmukan alku- eikä loppumerkkejä. Siksi sisennys eli rivien alussa olevat välilyönnit ovat erityisen tärkeitä.

Ruby-kielessä on until-rakenne, joka on käänteinen while-rakenteelle: lausekkeen ollessa tosi ja tämän vastakohtana lausekkeen ollessa epätosi.^[2]

Do-while-silmukka

do-while-silmukka eroaa while -silmukasta siinä, että toistoehdon tarkastus tehdään vasta silmukan rungon suorittamisen jälkeen, jolloin annettu runko tulee aina suoritetuksi vähintään kerran. Koska do-while-silmukka tarkistaa toistoehdon vasta rungon suorittamisen jälkeen, tunnetaan tämä ohjausrakenne myös nimellä post-test loop (karkeasti käännettynä: testin jälkeinen silmukka).

do {
    /* toistettava koodi */
} while (toistoehto);

For-silmukka

for-silmukka on samankaltainen kuin while, mutta sen arvot voidaan alustaa suoraan argumenteissa. for-silmukka toimii suorittamalla koodin osan toistuvasti kunnes tietty ehto on täytetty. Esimerkiksi Python-kielessä for-silmukkaan voidaan myös yhdistää range - komento jolloin muuttuja käy läpi haluttuja lukuja. Silmukan määrittelyssä annetaan kolmessa kohdassa alustustoimenpiteet, tarkistusehdot ja toiston jälkeen suoritettava toiminto, joita voi kielestä riippuen olla useita joka kohdassa. Tavanomainen määrittely näyttää samanlaiselta C, C++ ja Java kielissä:

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    //toistettava koodi
}

Ehtoja voidaan yhdistää eri kentissä seuraavasti:

int a, b;
for (a = 0, b = 9; a < 10 && b >= 0; a++, --b)
{
    printf("a: %d, b: %d\n", a, b);
}

Foreach-silmukka

foreach-silmukka toistaa silmukan runkoa, kunnes jokainen annetun kokoelman tietue on käsitelty. Foreach-rakenne piilottaa viittauksen taulukon indeksiin tai vastaavaan käsittelyn kannalta epäoleelliseen tietoon. Kokoelman on oltava yhteensopiva foreach-rakenteen kanssa (esim. Javan Collection, Rubyn enumerable). foreach-silmukkaa käytetään usein for-silmukan sijaan aika samalla tavalla. Eroavaisuutena foreach-silmukan ja muiden for-rakenteiden välillä on se, että foreach-silmukka ei yleensä sisällä mitään eksplisiittistä laskuria. Tämän silmukan toiminta on enemmän: "tee tämä kaikille tässä kokoelmassa", entä "tee tämä x monta kertaa".

Seuraava Java-kielinen esimerkkiohjelma laskee kokonaislukutaulukon alkioiden summan - Javassa avainsana on ei ole foreach, vaan for:

int sum(int[] a) {
    int result = 0;
    for (int i : a)
        result += i;
    return result;
}

Python:

#Luodaan lista.
lista = ["1. arvo", "2. arvo", "3. arvo"]
#silmukka:
for x in lista:
            print (x);

C++ tukee foreach-silmukkaa C++11:stä lähtien rajatun alueen for-silmukkana (engl. range-based for loop):

#include <iostream>

int main()
{
    int myint[] = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (int i : myint)
    {
        std::cout << i << '\n';
    }
}

Toistorakenteet kääntäjissä

Ohjelmointikielen kääntäjät voivat suorittaa erilaisia optimointeja, joissa suoritusaikaa pienennetään. Esimerkkeinä toistorakenteen purkaminen (engl. unrolling).^[3]