跳至正文

<展现C#> 第六章 控制语句

第六章   控制语句

    有一种语句,你在每种编程语言控制流程语句中都可以找到。在这一章中,我介绍了C#的控制语句,它们分为两个主要部分:
。选择语句
。循环语句
如果你是C或C++程序员,很多信息会让你感到似曾相似;但是,你必须知道它们还存在着一些差别。
  
6.1 选择语句
    当运用选择语句时,你定义了一个控制语句,它的值控制了哪个语句被执行。在C#中用到两个选择语句:
。if  语句
。switch 语句

6.1.1  if  语句
    最先且最常用到的语句是 if  语句。内含语句是否被执行取决于布尔表达式:
    if (布尔表达式)   内含语句
    当然,也可以有else 分枝,当布尔表达式的值为假时,该分枝就被执行:
    if (布尔表达式)  内含语句   else    内含语句
    在执行某些语句之前就检查一个非零长字符串的例子:

if (0 != strTest.Length)
{
}

    这是一个布尔表达式。(!=表示不等于。) 但是,如果你来自C或者C++,可能会习惯于编写象这样的代码:
if (strTest.Length)
{
}

     这在C#中不再工作,因为 if  语句仅允许布尔( bool) 数据类型的结果,而字符串的Length属性对象返回一个整
形(integer)。编译器将出现以下错误信息:
error CS0029: Cannot implicitly convert type ‘int’ to ‘bool’   (不能隐式地转换类型 ‘int’  为 ‘bool’。)

    上边是你必须改变的习惯,而下边将不会再在 if 语句中出现赋值错误:
if (nMyValue = 5) …

正确的代码应为

if (nMyValue == 5) …

    因为相等比较由==实行,就象在C和C++中一样。看以下有用的对比操作符(但并不是所有的数据类型都有效):
  ==  ——如果两个值相同,返回真。
  !=   ——如果两个值不同,返回假。
<, <=, >, >=  —— 如果满足了关系(小于、小于或等于、大于、大于或等于),返回真。
    每个操作符是通过重载操作符被执行的,而且这种执行对数据类型有规定。如果你比较两个不同的类型,对于编译
器,必须存在着一个隐式的转换,以便自动地创建必要的代码。但是,你可以执行一个显式的类型转换。
     清单 6.1  中的代码演示了 if  语句的一些不同的使用场合,同时也演示了如何使用字符串数据类型。这个程序的
主要思想是,确定传递给应用程序的第一个参数是否以大写字母、小写字母或者数字开始。

清单  6.1   确定字符的形态

1: using System;
2:
3: class NestedIfApp
4: {
5:  public static int Main(string[] args)
6:  {
7:   if (args.Length != 1)
8:   {
9:    Console.WriteLine("Usage: one argument");
10:    return 1; // error level
11:   }
12:
13:   char chLetter = args[0][0];
14:
15:   if (chLetter >= ‘A’)
16:    if (chLetter <= ‘Z’)
17:    {
18:     Console.WriteLine("{0} is uppercase",chLetter);
19:     return 0;
20:    }
21:   
22:   chLetter = Char.FromString(args[0]);
23:   if (chLetter >= ‘a’ && chLetter <= ‘z’)
24:    Console.WriteLine("{0} is lowercase",chLetter);
25:   
26:   if (Char.IsDigit((chLetter = args[0][0])))
27:    Console.WriteLine("{0} is a digit",chLetter);
28:      
29:   return 0;
30:  }
31: }

    始于第7行的第一个 if 语段检测参数数组是否只有一个字符串。如果不满足条件,程序就在屏幕上显示用法信息,并
终止运行。
    可以采取多种方法从一个字符串中提取出单个字符——既可象第13行那样利用字符索引,也可以使用Char类的静态
FromString 方法,它返回字符串的第一个字符。
    第16~20行的 if 语句块使用一个嵌套 的if 语句块检查大写字母。用逻辑“与”操作符(&&)可以胜任小写字母的
检测,而最后通过使用Char类的静态函数IsDigit,就可以完成对数字的检测。
      除了“&&”操作符之外,还有另一个条件逻辑操作符,它就是代表“或”的“&brvbar;&brvbar;”。两个逻辑操作
符都 是“短路”式的。对于“&&”操作符,意味着如果条件“与”表达式的第一个结果返回一个假值,余下的条件“与”
表达式就不会再被求值了。相对应,“&brvbar;&brvbar;”操作符当第一个真条件满足时,它就“短路”了。
    我想让大家理解的是,要减少计算时间,你应该把最有可能使求值“短路”的表达式放在前面。同样你应该清楚,计
算 if 语句中的某些值会存在着替在的危险。

if (1 == 1 &brvbar;&brvbar; (5 == (strLength=str.Length)))
{
Console.WriteLine(strLength);
}

    当然,这是一个极其夸张的例子,但它说明了这样的观点:第一条语句求值为真,那么第二条语句就不会被执行,它
使变量strLength维持原值。给大家一个忠告:决不要在具有条件逻辑操作符的 if 语句中赋值。

6.1.2  switch 语句
    和 if  语句相比,switch语句有一个控制表达式,而且内含语句按它们所关联的控制表达式的常量运行。

switch (控制表达式)
{
case  常量表达式:
  内含语句
default:
  内含语句
}

    控制表达式所允许的数据类型 为: sbyte, byte, short, ushort, uint, long, ulong, char, string, 或者枚举类
型。只要使其它不同数据类型能隐式转换成上述的任何类型,用它作为控制表达式也很不错。
    switch  语句接以下顺序执行:
    1、控制表达式求值
    2、如果 case 标签后的常量表达式符合控制语句所求出的值,内含语句被执行。
    3、如果没有常量表达式符合控制语句,在default 标签内的内含语句被执行。
    4、如果没有一个符合case 标签,且没有default 标签,控制转向switch 语段的结束端。
    在继续更详细地探讨switch语句之前,请看清单 6.2 ,它演示用 switch语句来显示一个月的天数(忽略跨年度)
清单  6.2  使用switch语句显示一个月的天数

1: using System;
2:
3: class FallThrough
4: {
5:  public static void Main(string[] args)
6:  {
7:   if (args.Length != 1) return;
8:
9:   int nMonth = Int32.Parse(args[0]);
10:   if (nMonth < 1 &brvbar;&brvbar; nMonth > 12) return;
11:   int nDays = 0;
12:
13:   switch (nMonth)
14:   {
15:    case 2: nDays = 28; break;
16:    case 4:
17:    case 6:
18:    case 9:
19:    case 11: nDays = 30; break;
20:    default: nDays = 31;
21:   }
22:   Console.WriteLine("{0} days in this month",nDays);
23:  }
24: }

    switch 语段包含于第13~21行。对于C程序员,这看起来非常相似,因为它不使用break语句。因此,存在着一个更具
生命力的重要差别。你必须加上一个break语句(或一个不同的跳转语句),因为编译器会提醒,不允许直达下一部分。
    何谓直达?在C(和C++)中,忽略break并且按以下编写代码是完全合法的:
nVar = 1
switch (nVar)
{
case 1:
  DoSomething();
case 2:
  DoMore();
}

    在这个例子中,在执行了第一个case语句的代码后,将直接执行到其它case标签的代码,直到一个break语句退出
switch语段为止。尽管有时这是一个强大的功能,但它更经常地产生难于发现的缺陷。
     可如果你想执行其它case标签的代码,那怎么办? 有一种办法,它显示于清单6.3中。

清单 6.3 在swtich语句中使用 goto 标签 和 goto default

1: using System;
2:
3: class SwitchApp
4: {
5:  public static void Main()
6:  {
7:   Random objRandom = new Random();
8:   double dRndNumber = objRandom.NextDouble();
9:   int nRndNumber = (int)(dRndNumber * 10.0);
10:
11:   switch (nRndNumber)
12:   {
13:    case 1:
14:     //什么也不做
15:     break;
16:    case 2:
17:     goto case 3;
18:    case 3:
19:     Console.WriteLine("Handler for 2 and 3");
20:     break;
21:    case 4:
22:     goto default;
23:     // everything beyond a goto will be warned as
24:     // unreachable code
25:    default:
26:     Console.WriteLine("Random number {0}", nRndNumber);
27:   }
28:  }
29: }

 在这个例子中,通过Random类产生用于控制表达式的值(第7~9行)。switch语段包含两个对switch语句有效的跳转
语句。
  goto case  标签:跳转到所说明的标签
  goto default: 跳转到 default 标签
  有了这两个跳转语句,你可以创建同C一样的功能,但是,直达不再是自动的。你必须明确地请求它。
  不再使用直达功能的更深的含义为:你可任意排列标签,如把default标签放在其它所有标签的前面。为了说明它,我
创建了一个例子,故意不结束循环:

switch (nSomething)
{
default:
case 5:
  goto default;
}

  我已经保留了其中一个swich 语句功能的讨论直至结束——事实上你可以使用字符串作为常量表达式。这对于VB程序
员,可能听起来不象是什么大的新闻,但来自C或C++的程序员将会喜欢这个新功能。
         现在,一个 switch 语句可以如以下所示检查字符串常量了。

string strTest = "Chris";
switch (strTest)
{
case "Chris":
  Console.WriteLine("Hello Chris!");
  break;
}
  
         
6.2  循环语句
  当你想重复执行某些语句或语段时,依据当前不同的任务,C#提供4个不同的循环语句选择给你使用:
。 for 语句
。foreach 语句
。 while 语句
。do 语句

6.2.1 for 语句
  当你预先知道一个内含语句应要执行多少次时,for 语句特别有用。当条件为真时,常规语法允许重复地执行内含语
句(和循环表达式):
    for (初始化;条件;循环)  内含语句
   请注意,初始化、条件和循环都是可选的。如果忽略了条件,你就可以产生一个死循环,要用到跳转语句(break 或
goto)才能退出。

for (;;)
{
break; // 由于某些原因
}

    另外一个重点是,你可以同时加入多条由逗号隔开的语句到for循环的所有三个参数。例如,你可以初始化两个变量、
拥有三个条件语句,并重复4个变量。
    作为C或C++程序员,你必须了解仅有的一个变化:条件语句必须为布尔表达式,就象 if 语句一样。
    清单6.4 包含使用 for 语句的一个例子。它显示了如何计算一个阶乘,比使用递归函数调用还要快。

清单 6.4  在for 循环里计算一个阶乘

1: using System;
2:
3: class Factorial
4: {
5:  public static void Main(string[] args)
6:  {
7:   long nFactorial = 1;
8:   long nComputeTo = Int64.Parse(args[0]);
9:
10:   long nCurDig = 1;
11:   for (nCurDig=1;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++)
12:    nFactorial *= nCurDig;
13:
14:   Console.WriteLine("{0}! is {1}",nComputeTo, nFactorial);
15:  }
16: }

         尽管该例子过于拖沓,但它作为如何使用for 语句的一个开端。首先,我本应在初始化内部声明变量nCurDig:
for (long nCurDig=1;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++) nFactorial *= nCurDig;
    另一种忽略初始化的选择如下行,因为第10行在for 语句的外部初始化了变量。(记住C#需要初始化变量):
for (;nCurDig <= nComputeTo; nCurDig++) nFactorial *= nCurDig;
    另一种改变是把++操作符移到内含语句中:
for ( ;nCurDig <= nComputeTo; ) nFactorial *= nCurDig++;
    如果我也想摆脱条件语句,全部要做的是增加一条if 语句,用break 语句中止循环:

for (;;)
{
if (nCurDig > nComputeTo) break;
nFactorial *= nCurDig++;
}

    除了用于退出for语句的break语句外,你还可以用continue 跳过当前循环,并继续下一次循环。
for (;nCurDig <= nComputeTo;)
{
if (5 == nCurDig) continue; // 这行跳过了余下的代码
nFactorial *= nCurDig++;

}

6.2.2 foreach 语句
    已经在Visual Basic 语言中存在了很久的一个功能是,通过使用For Each 语句收集枚举。C#通过foreach 语句,也
有一个用来收集枚举的命令:
foreach(表达式中的类型标识符) 内含语句
    循环变量由类型和标识符声明,且表达式与收集相对应。循环变量代表循环正在为之运行的收集元素。

    你应该知道不能赋一个新值给循环变量,也不能把它当作ref 或out 参数。这样引用在内含语句中被执行的代码。

    你如何说出某些类支持foreach 语句? 简而言之,类必须支持具有 GetEnumerator()名字的方法,而且由其所返回的
结构、类或者接口必须具有public 方法MoveNext() 和public 属性Current。如果你想知道更多,请阅读语言参考手册,
它有很多关于这个话题的详细内容。

    对于清单 6.5 中的例子,我恰好偶然选了一个类,实现了所有这些需要。我用它来列举被定义过的所有的环境变量。

清单 6.5   读所有的环境变量

1: using System;
2: using System.Collections;
3:
4: class EnvironmentDumpApp
5: {
6:  public static void Main()
7:  {
8:   IDictionary envvars = Environment.GetEnvironmentVariables();
9:   Console.WriteLine("There are {0} environment variables declared", envvars.Keys.Count);
10:   foreach (String strKey in envvars.Keys)
11:   {
12:    Console.WriteLine("{0} = {1}",strKey, envvars[strKey].ToString());
13:   }
14:  }
15: }
    对GetEnvironmentVariables的调用返回一个IDictionary类型接口,它是由.NET框架中的许多类实现了的字典接口。
通过 IDictionary 接口,可以访问两个收集:Keys   和 Values。在这个例子里,我在foreach语句中使用Keys,接着查
找基于当前key值的值(第12行)。
     当使用foreach时,只要注意一个问题:当确定循环变量的类型时,应该格外小心。选择错误的类型并没有受到编译
器的检测,但它会在运行时受检测,且会引发一个异常。

6.2.3 while 语句
    当你想执行一个内含语句0次或更多次时,while语句正是你所盼望的:

while (条件)  内含语句

    条件语句——它也是一个布尔表达式 ——控制内含语句被执行的次数。你可以使用 break 和continue语句来控制
while语句中的执行语句,它的运行方式同在for语句中的完全相同。
    为了举例while的用法,清单 6.6 说明如何使用一个 StreamReader类输出C#源文件到屏幕。

清单  6.6  显示一个文件的内容

1: using System;
2: using System.IO;
3:
4: class WhileDemoApp
5: {
6:  public static void Main()
7:  {
8:   StreamReader sr = File.OpenText ("whilesample.cs");
9:   String strLine = null;
10:
11:   while (null != (strLine = sr.ReadLine()))
12:   {
13:     Console.WriteLine(strLine);
14:   }
15:
16:   sr.Close();
17:  }
18: }

     代码打开文件 whilesample.cs, 接着当ReadLine 方法返回一个不等于null的值时,就在屏幕上显示所读取的值。注
意,我在while条件语句中用到一个赋值。如果有更多的用&&和&brvbar;&brvbar;连接起来的条件语句,我不能保证它们是
否会被执行,因为存在着“短路”的可能。

6.2.4  do 语句
    C#最后可利用的循环语句是do语句。它与while语句十分相似,仅当经过最初的循环之后,条件才被验证。

do
{
内含语句
}
while (条件);

    do语句保证内含语句至少被执行过一次,而且只要条件求值等于真,它们继续被执行。通过使用break语句,你可以迫
使运行退出 do 语块。如果你想跳过这一次循环,使用continue语句。
    一个如何使用do语句的例子显示在清单 6.7中。它向用户请求一个或多个数字,并且当执行程序退出do循环后计算平
均值。

清单  6.7  在do 循环中计算平均值

1: using System;
2:
3: class ComputeAverageApp
4: {
5:  public static void Main()
6:  {
7:   ComputeAverageApp theApp = new ComputeAverageApp();
8:   theApp.Run();
9:  }
10:
11:  public void Run()
12:  {
13:   double dValue = 0;
14:   double dSum = 0;
15:   int nNoOfValues = 0;
16:   char chContinue = ‘y’;
17:   string strInput;
18:
19:   do
20:   {
21:    Console.Write("Enter a value: ");
22:    strInput = Console.ReadLine();
23:    dValue = Double.Parse(strInput);
24:    dSum += dValue;
25:    nNoOfValues++;
26:    Console.Write("Read another value?");
27:    
28:    strInput = Console.ReadLine();
29:    chContinue = Char.FromString(strInput);
30:   }
31:   while (‘y’ == chContinue);
32:
33:   Console.WriteLine("The average is {0}",dSum / nNoOfValues);
34:  }
35: }

    在这个例子里,我在静态 Main函数中实例化 ComputeAverageApp类型的一个对象。它同样接着调用实例的Run方法,
该方法包含了计算平均值所有必要的功能。
    do 循环跨越第19~31行。条件是这样设定的:分别回答各个问题 “y”,以决定是否要增加另一个值。输入任何其它
字符会引起程序退出 do语块,且平均值被计算。
     正如你可以从提到的例子看出,do语句和while语句差别不太大——仅有的差别就是条件在什么时候被求值。

6.3 小结
    这章解释了如何使用C#中用到的各种选择和循环语句。 if 语句在应用程序中可能是最为常用的语句。当在布尔表达
式中使用计算时,编译器会为你留意。但是,你一定要确保条件语句的短路不会阻止必要代码的运行。
    switch 语句——尽管同样与C语言的相应部分相似——但也被改善了。直达不再被支持,而且你可以使用字符串标
签,对于C程序员,这是一种新的用法。
    在这一章的最后部分,我说明如何使用for、foreach、while和do语句。语句完成各种需要,包括执行固定次数的循
环、列举收集元素和执行基于某些条件的任意次数的语句。