<<展现C#>>第六章 控制语句(修订)

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                                 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异。

 

6.1 选择语句

    当运用选择语句时,你定义了一个控制语句,它的值控制了哪一条语句被执行。在C#中用到两种选择语句:

。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,如果你原来用C或者C++,可能会习惯于编写象这样的代码:

if (strTest.Length)

{

}

 

     这样的写法在C#中不再有效,因为 if  语句只接受布尔( 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'。)

 

    你必须改变不良的编写习惯,不要再在 if 语句中出现下面这种赋值错误:

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 语块检测参数数组是否只有一个字符串参数。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行那样利用字符下标,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“||”。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,“||”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 || (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 || 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 语块从第13至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“直通”(fall-through)下一部分。

    何谓“直通”?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类产生的值将用于控制表达式(第7~9行)。switch语块包含两个对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,直通不再是自动的。你必须明确地请求它。

  不再使用直通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惊人的新闻,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块时,依据当前不同的任务,C#提供4种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

}

 

 

    另外一个重点为,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;

    另一种变化是把++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 语句枚举集合。C#通过foreach 语句,也有一个用来列举集合中的元素的命令:

foreach(类型 标识符 in 表达式) 内含语句

    循环变量由类型和标识符声明,且表达式与集合相对应。循环变量代表循环正在为之运行的集合元素。

    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 参数传递。这样引用在内含语句中被执行的代码。

    你如何区别某些类是否支持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,我随便选了一个类,满足了所有的这些要求。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(第8行)返回一个IDictionary类型接口,它是在.NET框架中的许多类实现了的字典接口。通过 IDictionary 接口,可以访问两个集合: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||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#最后可使用的循环语句是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static 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:分别回答每一次提问是否为’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”不会忽略必要代码的运行。

    switch 语句——尽管同样与C语言的相应部分相似——但也被改进了。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、列举集合元素和执行基于某些条件的任意次数的语句。

 

 

    

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