C# Notizen 7 控制程序流程

所有控制流程语句都具有相同的基本特征:根据一组条件选择要执行的语句。这些语句分三大类,并通过其主要行为进行描述。选择语句和跳转语句最接近,它们选择的语句都只执行一次,而迭代语句重复执行语句。跳转语句无条件地进行跳转,选择语句根据条件选择要执行的语句,而迭代语句根据条件决定执行语句多少次。

一、选择语句
1.1 if语句
if语句是最基本的选择语句,它根据一个布尔表达式的结果选择执行一条语句。
if语句的基本语法如下:

if ( boolean-expression )
embedded-statement

稍微复杂一点的语法如下:

if(boolean-expression)
     consequence-statement
else
     alternative-statement

如果boolean-expression的结果为true,就执行consequence-statement;如果boolean-expression的结果为false,且有else部分,就执行alternative-statement。到达被执行的语句末尾后,将执行if语句后面的语句。
被执行的语句可以是任何有效的语句,包括另一条if语句。在这种情况下,这条if语句称为嵌套if语句。

ps:else语句不匹配
编写 if 语句时,一种常见的问题是 else 语句不匹配,即代码的缩进格式与实际的控制流程不匹配。为帮助避免这种问题,最好使用大括号清楚地指出 else 语句对应的 if语句。检查一系列互斥的条件时,可级联if语句,即在else部分使用另一个if语句。在这种情况下,将按顺序检查条件,直到遇到结果为true的条件。

1.2 switch语句
可将switch语句视为级联if语句的自然进化结果,其功能与级联if语句类似,但更简洁、更灵活。switch语句执行与表达式值相等的标签指定的语句列表。
switch语句的语法如下:

switch ( expression )
{
     case constant-expression     :
          statement-list
          break;
     
     default     :
          statement-list
          break;
}

switch语句体称为switch块,包含一个或多个switch段。每个switch段至少包含一个标签,标签后面是一个语句列表。
expression的类型称为 switch语句的支配类型(governing type),可以是 sbyte、byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、char及其可以为null的版本,还可以为string或枚举类型。expression只计算一次。
switch段的标签必须是常量表达式、在switch块中是唯一的且可显式地转换为支配类型。如果switch语句的支配类型为string或可以为null的类型,就可包含case标签null。
ps:支配类型为string的switch语句
expression 的结果是区分大小写,因此仅当标签与 expression 完全匹配时,才会执行相应的switch段。
如果expression的值与case标签中的常量匹配,就将首先执行该标签后面的第一条语句。如果没有匹配的case标签,且有default标签,就将执行该标签后的第一条语句;否则将执行switch语句后面的语句。

ps:连续执行
不同于 C 和 C++等编程语言,C# switch 语句不允许连续执行(fall through)switch段,即从一个switch段执行到下一个switch段。
为禁止连续执行,C#要求所有switch段都以有不可达终点(unreachable endpoint)的语句结束。一条这样的语句是无条件跳转语句,但最常用的是break语句。
通过禁止连续执行,C#消除了C和C++程序中一种常见的错误,并使得调整swith段的顺序不会影响switch语句的行为。

ps:作用域
在switch语句中,整个switch块是一个作用域,而每个switch段不形成作用域。这意味着在 switch 段中声明变量或常量时,其作用域为整个switch块,而不是当前switch段。
如果要将变量或常量的作用域限定为当前 switch 段,可用大括号将该switch段的语句列表括起。

二、迭代语句
选择语句是根据表达式的值选择语句并执行一次,而迭代语句(也叫循环语句)重复执行语句多次。在循环的每次迭代中,迭代语句都计算表达式的值。开始测试循环(top-tested loop)在执行语句前计算表达式的值,而结束测试循环(bottom-tested loop)在执行语句后计算表达式的值。
要提前结束循环,而不重新计算表达式的值,可使用下述跳转语句之一:break、goto、return和throw。continue语句直接进行下一次迭代。

2.1 while语句
while语句属于开始测试循环,它不断执行嵌套的语句,直到boolean-expression为false。由于每次迭代前都计算表达式的值,因此嵌套的语句将执行零次或多次。
while语句的语法如下:

while ( boolean-expression )
embedded-statement

如果boolean-expression为true,就将执行embedded-statement;执行完毕后,将重新回到循环开头,并再次计算表达式的值。
如果 boolean-expression 为 false ,就将接着执行 while 语句后面的语句。如果boolean-expression一开始就为false,那么embedded-statement一次也不会执行。

2.2 do语句
do语句也重复执行嵌套的语句,直到boolean-expression为false。不同于while语句,do语句属于结束测试循环,因此在计算boolean-expression前,embedded-statements已执行一次。这意味着嵌套的语句至少会执行一次。
do语句的语法如下:

do
embedded-statement
while ( boolean-expression );

如果boolean-expression为true,就将转到循环开头再次执行embedded-statements;否则,将跳转到do语句后面的语句处继续执行。

2.3 for语句
for语句可能是被人误解最深的迭代语句,因为它看起来最复杂,但其基本行为与其他迭代语句相同。它也不断执行嵌套的语句,直到指定的表达式为false。
for语句的语法如下:

for ( initializer ; condition ; iterator )
embedded-statement

for语句最常用于顺序处理数组。
导致for语句看起来很复杂的原因是它包含3个表达式,这些表达式都是可选的。表达式之间必须用分号分隔,即使表达式省略了也必须如此。
初始化表达式可初始化一个局部变量,也可初始化多个局部变量,在后一种情况下,必须用逗号将变量初始化语句分开。对于在初始化表达式中声明的局部变量,其作用域为条件、迭代器和嵌套语句。

ps:初始化表达式声明空间
可将整个for语句视为是在一对看不到的大括号内定义的,这对大括号为初始化表达式定义了局部变量声明空间。
条件(condition)必须是布尔表达式,如果省略了它,就认为该表达式为true。
最后,迭代器(iterator)可以是单个表达式,也可以是用逗号分隔的表达式列表,这些表达式的值通常取决于初始化表达式中声明的局部变量。

ps:无限循环
就像使用while语句可能创建无限循环一样,也可使用for语句创建不断运行的循环,方法是省略全部3个表达式:

for (     ;     ;     ;     )
{
     Console.WriteLine(“line”);
}

while语句和for语句可互换,但是for语句更简洁。
在for语句中,发生的事件与while语句相同

  • 如果有初始化表达式,就执行它。如果有多个表达式,就将按顺序执行它们。初始化表达式只在开始执行for语句时执行一次。
  • 如果条件为true,就跳转到嵌套的语句。
  • 执行嵌套的语句。
  • 执行迭代器语句并重新判断条件。如果条件为false,就跳转到for语句后面的语句。

2.4 foreach语句
foreach语句对数组或集合中的每个元素执行指定的语句一次。不同于for语句,foreach语句不能用于在集合中添加或删除元素。
foreach语句的语法如下:

foreach ( type identifier in expression )
embedded-statement

如果expression的类型为数组,就将执行到IEnumberable的隐式转换;如果是集合,它要么实现了IEnumberable或IEnumberable<T>,要么提供了合适的GetEnumerator方法。
ps:迭代变量
foreach语句中的type和identifier声明了一个迭代变量,这是一个只读的局部变量,其作用域为嵌套的语句。
遍历集合中的元素时,迭代变量指向当前元素。
在所有的迭代语句中,只有 foreach 语句没有包含条件。除非有跳转语句结束循环,否则将对集合中的每个元素重复执行嵌套语句一次。对于集合和一维数组,将从索引零开始按升序遍历元素。如果 expression 是多维数组,就将从最右边的那维开始按升序遍历,并逐渐移到最左边的那维。
如果集合没有任何元素,就将不执行嵌套的语句。
如下代码显示字符串中的每个字符,每个字符占一行

string s = “This is a test.”;

foreach (char c in s)
{
     Console.WriteLine(c);
}

三、跳转语句
跳转语句与选择语句、迭代语句的不同之处在于,它们无条件地跳转到指定位置—跳转语句的目标(target)位置。
ps:goto语句
虽然goto语句不常用,但是C#确实提供了,它跳转到用标签标记的地方。goto语句还可跳转到switch语句中特定的case标签或default标签处。
goto语句的语法如下:

goto identifier;
goto case constant-expression;
goto default;

与break和continue语句一样,goto语句也将导致当前语句块中的后续语句不被执行。
强烈建议在任何情况下都不要使用 goto 语句,因为它很容易滥用,导致代码难以理解和维护。大量使用 goto 语句的代码常被称为“意大利面条式”代码,因为程序流程就像是一盘意大利面条。

3.1 break语句
break语句用于退出最近的switch、while、do、for或foreach语句。如果多条这样的语句相互嵌套,就将只退出最里面的那条语句。

3.2 continue语句
continue语句进入最近的while、do、for或foreach语句的下一次迭代。如果多条这样的语句相互嵌套,continue 语句将只用于最里面的语句,跳过 continue 语句和循环体末尾之间的所有语句。
continue语句导致for语句的表达式和迭代器被重新计算,明白这一点很重要。

3.3 return语句
该语句返回到其所属成员的调用方。在return语句中可包含一个表达式,这种return语句只能用于返回类型不是void的类成员中。return语句也可不包含表达式,这种return语句只能用于返回类型为void的类成员中,这包括构造函数和终结器(finalizer)。

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