《.net編程先鋒C＃》第六章控制語句

2024-07-10 13:00:23

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第六章控制語句
有一種語句，你在每種編程語言控制流程語句中都可以找到。在這一章中，我介紹了c#的控制語句，它們分為兩個主要部分：
。選擇語句
。循環語句
如果你是c或c++程序員，很多信息會讓你感到似曾相似；但是，你必須知道它們還存在著一些差別。6.1 選擇語句
當運用選擇語句時，你定義了一個控制語句，它的值控制了哪個語句被執行。在c#中用到兩個選擇語句：
。if 語句
。switch 語句 6.1.1 if 語句
最先且最常用到的語句是 if 語句。內含語句是否被執行取決于布爾表達式：
if (布爾表達式) 內含語句
當然，也可以有else 分枝，當布爾表達式的值為假時，該分枝就被執行：
if (布爾表達式) 內含語句 else 內含語句
在執行某些語句之前就檢查一個非零長字符串的例子： if (0 != strtest.length)
{
} 這是一個布爾表達式。（!=表示不等于。）但是，如果你來自c或者c++，可能會習慣于編寫象這樣的代碼：
if (strtest.length)
{
} 這在c#中不再工作，因為 if 語句僅允許布爾（ bool）數據類型的結果，而字符串的length屬性對象返回一個整形（integer）。編譯器將出現以下錯誤信息：
error cs0029: cannot implicitly convert type 'int' to 'bool' （不能隱式地轉換類型 'int' 為 'bool'。） 上邊是你必須改變的習慣，而下邊將不會再在 if 語句中出現賦值錯誤：
if (nmyvalue = 5) ... 正確的代碼應為 if (nmyvalue == 5) ... 因為相等比較由==實行，就象在c和c++中一樣。看以下有用的對比操作符（但并不是所有的數據類型都有效）：
== ——如果兩個值相同，返回真。
!= ——如果兩個值不同，返回假。
<, <=, >, >= —— 如果滿足了關系（小于、小于或等于、大于、大于或等于），返回真。
每個操作符是通過重載操作符被執行的，而且這種執行對數據類型有規定。如果你比較兩個不同的類型，對于編譯器，必須存在著一個隱式的轉換，以便自動地創建必要的代碼。但是，你可以執行一個顯式的類型轉換。
清單 6.1 中的代碼演示了 if 語句的一些不同的使用場合，同時也演示了如何使用字符串數據類型。這個程序的主要思想是，確定傳遞給應用程序的第一個參數是否以大寫字母、小寫字母或者數字開始。 清單 6.1 確定字符的形態 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行的第一個 if 語段檢測參數數組是否只有一個字符串。如果不滿足條件，程序就在屏幕上顯示用法信息，并終止運行。
可以采取多種方法從一個字符串中提取出單個字符——既可象第13行那樣利用字符索引，也可以使用char類的靜態 fromstring 方法，它返回字符串的第一個字符。
第16～20行的 if 語句塊使用一個嵌套的if 語句塊檢查大寫字母。用邏輯“與”操作符（&&）可以勝任小寫字母的檢測，而最后通過使用char類的靜態函數isdigit，就可以完成對數字的檢測。
除了“&&”操作符之外，還有另一個條件邏輯操作符，它就是代表“或”的“¦¦”。兩個邏輯操作符都是“短路”式的。對于“&&”操作符，意味著如果條件“與”表達式的第一個結果返回一個假值，余下的條件“與”表達式就不會再被求值了。相對應，“¦¦”操作符當第一個真條件滿足時，它就“短路”了。
我想讓大家理解的是，要減少計算時間，你應該把最有可能使求值“短路”的表達式放在前面。同樣你應該清楚，計算 if 語句中的某些值會存在著替在的危險。 if (1 == 1 ¦¦ (5 == (strlength=str.length)))
{
console.writeline(strlength);
} 當然，這是一個極其夸張的例子，但它說明了這樣的觀點：第一條語句求值為真，那么第二條語句就不會被執行，它使變量strlength維持原值。給大家一個忠告：決不要在具有條件邏輯操作符的 if 語句中賦值。 6.1.2 switch 語句
和 if 語句相比，switch語句有一個控制表達式，而且內含語句按它們所關聯的控制表達式的常量運行。 switch (控制表達式)
{
case 常量表達式:
內含語句
default:
內含語句
} 控制表達式所允許的數據類型為： sbyte, byte, short, ushort, uint, long, ulong, char, string, 或者枚舉類型。只要使其它不同數據類型能隱式轉換成上述的任何類型，用它作為控制表達式也很不錯。
switch 語句接以下順序執行：
1、控制表達式求值
2、如果 case 標簽后的常量表達式符合控制語句所求出的值，內含語句被執行。
3、如果沒有常量表達式符合控制語句，在default 標簽內的內含語句被執行。
4、如果沒有一個符合case 標簽，且沒有default 標簽，控制轉向switch 語段的結束端。
在繼續更詳細地探討switch語句之前，請看清單 6.2 ，它演示用 switch語句來顯示一個月的天數（忽略跨年度）
清單 6.2 使用switch語句顯示一個月的天數 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 語段包含于第13~21行。對于c程序員，這看起來非常相似，因為它不使用break語句。因此，存在著一個更具生命力的重要差別。你必須加上一個break語句（或一個不同的跳轉語句），因為編譯器會提醒，不允許直達下一部分。
何謂直達？在c（和c++）中，忽略break并且按以下編寫代碼是完全合法的：
nvar = 1
switch (nvar)
{
case 1:
dosomething();
case 2:
domore();
} 在這個例子中，在執行了第一個case語句的代碼后，將直接執行到其它case標簽的代碼，直到一個break語句退出switch語段為止。盡管有時這是一個強大的功能，但它更經常地產生難于發現的缺陷。
可如果你想執行其它case標簽的代碼，那怎么辦？有一種辦法，它顯示于清單6.3中。 清單 6.3　在swtich語句中使用 goto 標簽　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: } 　在這個例子中，通過random類產生用于控制表達式的值（第７～９行）。switch語段包含兩個對switch語句有效的跳轉語句。
　　goto case 　標簽：跳轉到所說明的標簽
　　goto default: 跳轉到 default　標簽
　　有了這兩個跳轉語句，你可以創建同ｃ一樣的功能，但是，直達不再是自動的。你必須明確地請求它。
　　不再使用直達功能的更深的含義為：你可任意排列標簽，如把default標簽放在其它所有標簽的前面。為了說明它，我創建了一個例子，故意不結束循環： switch (nsomething)
{
default:
case 5:
goto default;
} 　　我已經保留了其中一個swich 語句功能的討論直至結束——事實上你可以使用字符串作為常量表達式。這對于vb程序員，可能聽起來不象是什么大的新聞，但來自ｃ或ｃ＋＋的程序員將會喜歡這個新功能。
現在，一個 switch 語句可以如以下所示檢查字符串常量了。 string strtest = "chris";
switch (strtest)
{
case "chris":
console.writeline("hello chris!");
break;
}
6.2 循環語句
　　當你想重復執行某些語句或語段時，依據當前不同的任務，ｃ＃提供４個不同的循環語句選擇給你使用：
。 for 語句
。foreach 語句
。 while 語句
。do 語句 6.2.1 for 語句
　　當你預先知道一個內含語句應要執行多少次時，for 語句特別有用。當條件為真時，常規語法允許重復地執行內含語句（和循環表達式）：
for (初始化;條件;循環) 內含語句
請注意，初始化、條件和循環都是可選的。如果忽略了條件，你就可以產生一個死循環，要用到跳轉語句（break 或goto）才能退出。 for (;;)
{
break; // 由于某些原因
} 
另外一個重點是，你可以同時加入多條由逗號隔開的語句到for循環的所有三個參數。例如，你可以初始化兩個變量、擁有三個條件語句，并重復4個變量。
作為c或c++程序員，你必須了解僅有的一個變化：條件語句必須為布爾表達式，就象 if 語句一樣。
清單6.4 包含使用 for 語句的一個例子。它顯示了如何計算一個階乘，比使用遞歸函數調用還要快。 清單 6.4 在for 循環里計算一個階乘 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: } 盡管該例子過于拖沓，但它作為如何使用for 語句的一個開端。首先，我本應在初始化內部聲明變量ncurdig：
for (long ncurdig=1;ncurdig <= ncomputeto; ncurdig++) nfactorial *= ncurdig;
另一種忽略初始化的選擇如下行，因為第10行在for 語句的外部初始化了變量。（記住c#需要初始化變量）：
for (;ncurdig <= ncomputeto; ncurdig++) nfactorial *= ncurdig;
另一種改變是把++操作符移到內含語句中：
for ( ;ncurdig <= ncomputeto; ) nfactorial *= ncurdig++;
如果我也想擺脫條件語句，全部要做的是增加一條if 語句，用break 語句中止循環： for (;;)
{
if (ncurdig > ncomputeto) break;
nfactorial *= ncurdig++;
} 
除了用于退出for語句的break語句外，你還可以用continue 跳過當前循環，并繼續下一次循環。
for (;ncurdig <= ncomputeto;)
{
if (5 == ncurdig) continue; // 這行跳過了余下的代碼
nfactorial *= ncurdig++; } 6.2.2 foreach 語句
已經在visual basic 語言中存在了很久的一個功能是，通過使用for each 語句收集枚舉。c#通過foreach 語句，也有一個用來收集枚舉的命令：
foreach(表達式中的類型標識符）內含語句
循環變量由類型和標識符聲明，且表達式與收集相對應。循環變量代表循環正在為之運行的收集元素。 你應該知道不能賦一個新值給循環變量，也不能把它當作ref 或out 參數。這樣引用在內含語句中被執行的代碼。 你如何說出某些類支持foreach 語句？簡而言之，類必須支持具有 getenumerator()名字的方法，而且由其所返回的結構、類或者接口必須具有public 方法movenext() 和public 屬性current。如果你想知道更多，請閱讀語言參考手冊，它有很多關于這個話題的詳細內容。 對于清單 6.5 中的例子，我恰好偶然選了一個類，實現了所有這些需要。我用它來列舉被定義過的所有的環境變量。 清單 6.5 讀所有的環境變量 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: }
對getenvironmentvariables的調用返回一個idictionary類型接口，它是由.net框架中的許多類實現了的字典接口。通過 idictionary 接口，可以訪問兩個收集：keys 和 values。在這個例子里，我在foreach語句中使用keys，接著查找基于當前key值的值（第12行）。
當使用foreach時，只要注意一個問題：當確定循環變量的類型時，應該格外小心。選擇錯誤的類型并沒有受到編譯器的檢測，但它會在運行時受檢測，且會引發一個異常。 6.2.3 while 語句
當你想執行一個內含語句0次或更多次時，while語句正是你所盼望的： while (條件) 內含語句 條件語句——它也是一個布爾表達式 ——控制內含語句被執行的次數。你可以使用 break 和continue語句來控制while語句中的執行語句，它的運行方式同在for語句中的完全相同。
為了舉例while的用法，清單 6.6 說明如何使用一個 streamreader類輸出c#源文件到屏幕。 清單 6.6 顯示一個文件的內容 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: } 
代碼打開文件 whilesample.cs, 接著當readline 方法返回一個不等于null的值時，就在屏幕上顯示所讀取的值。注意，我在while條件語句中用到一個賦值。如果有更多的用&&和¦¦連接起來的條件語句，我不能保證它們是否會被執行，因為存在著“短路”的可能。 6.2.4 do 語句
c#最后可利用的循環語句是do語句。它與while語句十分相似，僅當經過最初的循環之后，條件才被驗證。 
do
{
內含語句
}
while (條件); do語句保證內含語句至少被執行過一次，而且只要條件求值等于真，它們繼續被執行。通過使用break語句，你可以迫使運行退出 do 語塊。如果你想跳過這一次循環，使用continue語句。
一個如何使用do語句的例子顯示在清單 6.7中。它向用戶請求一個或多個數字，并且當執行程序退出do循環后計算平均值。 清單 6.7 在do 循環中計算平均值 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: } 在這個例子里，我在靜態 main函數中實例化 computeaverageapp類型的一個對象。它同樣接著調用實例的run方法，該方法包含了計算平均值所有必要的功能。
do 循環跨越第19~31行。條件是這樣設定的：分別回答各個問題 “y”，以決定是否要增加另一個值。輸入任何其它字符會引起程序退出 do語塊，且平均值被計算。
正如你可以從提到的例子看出，do語句和while語句差別不太大——僅有的差別就是條件在什么時候被求值。 6.3 小結
這章解釋了如何使用c#中用到的各種選擇和循環語句。 if 語句在應用程序中可能是最為常用的語句。當在布爾表達式中使用計算時，編譯器會為你留意。但是，你一定要確保條件語句的短路不會阻止必要代碼的運行。
switch 語句——盡管同樣與c語言的相應部分相似——但也被改善了。直達不再被支持，而且你可以使用字符串標簽，對于c程序員，這是一種新的用法。
在這一章的最后部分，我說明如何使用for、foreach、while和do語句。語句完成各種需要，包括執行固定次數的循環、列舉收集元素和執行基于某些條件的任意次數的語句。

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