C# 8.0和.NET Core 3.0高級編程分享筆記三：控制流程和轉換類型

本文轉載自查看原文 2021-05-13 23:21 315 C#基礎

控制流程和轉換類型

本章的內容主要包括編寫代碼、對變量執行簡單的操作、做出決策、重復執行語句塊、將變量或表達式值從一種類型轉換為另一種類型、處理異常以及在數值變量中檢查溢出。

本章涵蓋以下主題：

操作變量
理解選擇語句
理解迭代語句
類型轉換
處理異常
檢查溢出

3.1操作變量

運算符可將簡單的操作（如加法和乘法）應用於操作數（如變量和字面值）。它們通常返回一個新值，作為分配給變量的操作的結果。

大多數運算符是二元的，這意味着它們可以處理兩個操作數，如下所示：

var resultOfOperation= onlyOperand operator;

var resultOfOperation2=operator onlyOperand;

一元運算符可用於遞增操作以及檢索類型或大小（以字節為單位）。如下所示：

int x=5;

int incrementedByOne=x++;

int incrementedByOneAgain=++x;

Type theTypeOfAnInteger=typeof(int);

int howManyBytesInAnInteger=sizeof(int);

三元運算符則作用於三個操作數，如下所示：

var resultOfOperation=firstOperand firstOperator

secondOperand secondOperator=thirdOperand;

3.1.1一元運算符

有兩個常用的一元運算符，它們可用於遞增（++）或遞減（--）數字。

（1）如果完成了前面的章節，那么user文件夾中應該已經由了Code文件夾。如果沒有，就創建Code文件夾。

（2）在Code文件夾中創建一個名為Chapter03的文件夾。

（3）啟動Visual Studio Code，關閉任何打開的工作區或文件夾。

（4）將當前工作區保存在Chapter03文件夾中，名為Chapter03.code-workspace。

（5）創建一個Operators的新文件夾，並添加到Chapter03工作區。

（6）導航到Terminal|NEW Terminal。

（7）在終端窗口中輸入命令，從而在Operators文件夾中創建新的控制台應用程序。

（8）打開Program.cs

（9）靜態導入System.Console名稱空間。

（10）在Main方法中，聲明兩個名為a和b的整型變量，將a設置為3，在將結果賦值給b的同時增加a，然后輸出它們的值，如下所示：

int a=3;
int b=a++;
Console.WriteLine($"a is {a},b is {b}");

(11)在運行控制台程序應用程序之前，問自己一個問題：當輸出時，b的值是多少？考慮到這一點后，運行控制台應用程序，並將預測結果與實際結果進行比較，如下所示：

a is 4, b is 3

變量b的值為3，因為++運算符在賦值之后執行；這稱為后綴運算符。如果需要在賦值之前遞增，那么可以使用前綴運算符。

（12）復制並粘貼語句，然后修改它們以重命名變量，並使用前綴運算符，如下所示：

 int c=3;
 int d=++c;
 Console.WriteLine($"c is {c}, d is {d}");

(13)重新運行控制台應用程序並觀察結果，輸出如下所示：

a is 4,b is 3

c is 4, d is 4

由於遞增、遞減運算符與賦值運算符在前綴和后綴方面容易讓人混淆。Swift編程語言的設計者決定在Swift3 中取消對遞增、遞減運算符的支持。建議在C#中不要將++和--運算符與賦值運算符=結合使用。可將操作作為單獨的部件執行。

3.1.2 二元算術運算符

遞增和遞減運算符都是一元算術運算符。其他算術運算符通常是二元的，允許對兩個數字執行算術運算。

（1）將如下語句添加到Main方法的底部，對兩個著型變量e和f進行聲明並賦值，然后對這兩個變量執行5種常見的二元算術運算：

int e=11;
int f=3;
Console.WriteLine($"e is {e}, f is {f}");
Console.WriteLine($"e+f={e+f}");
Console.WriteLine($"e-f={e-f}");
Console.WriteLine($"e*f={e*f}");
Console.WriteLine($"e/f={e/f}");
Console.WriteLine($"e%f={e%f}");

（2）重新運行控制台應用程序並觀察結果，輸出如下所示：

e is 11, f is 3
e+f=14
e-f=8
e*f=33
e/f=3
e%f=2

為了理解將除法/和取模%運算符應用到整數時的i情況，需要回想一下小學課程。假設有11顆糖果和3名小朋友。怎么把這些糖果分給這些小朋友呢？可以給每個小朋友分3顆糖果，還剩下兩顆。剩下的這兩顆糖果是模數，也稱為余數。如果有12顆糖果，那么每個向朋友正好可以分得4顆。所以余數是0。

（3）添加如下語句，聲明名為g的double變量並賦值，以顯示整數和實數之差：

double g=11.0;
Console.WriteLine($"g is {g:N1}, f is {f}");
Console.WriteLine($"g/f={g/f}");

（4）運行控制台程序並觀察結果，輸出如下所示：

g is 11.0, f is 3
g/f=3.6666666666666665

如果第一個操作是浮點數，比如變量g，值為11.0，那么除法運算符也將返回一個浮點數（比如3.6666666666666665）而不是整數。

3.1.3賦值運算符

前面使用了最常用的賦值運算符=。

為了使代碼更加簡潔，可以把賦值運算符和算術運算符等其他運算符結合起來，如下所示：

int p=6;
Console.WriteLine(p+=3); //equivalent to p=p+3;
Console.WriteLine(p-=3); //equivalent to p=p-3;
Console.WriteLine(p*=3); //equivalent to p=p*3;
Console.WriteLine(p/=3); //equivalent to p=p/3;

3.1.4 邏輯運算符

邏輯運算符對布爾值進行操作，因此它們返回true或false。下面研究一下用於操作兩個布爾值的二元邏輯操作符。

（1）創建一個新的文件夾名為BooleanOperators的控制台應用程序，並將它們添加到Chapter03工作區。記得使用Command Palette選擇BooleanOperators作為當前項目。

（2）在Program.cs的Main方法中添加語句以聲明兩個布爾變量，它們的值分別為true和false,然后輸出真值表，顯示應用AND、OR和XOR（exclusive OR）邏輯運算符之后的結果，如下所示：

  			bool a=true;
            bool b=false;
            Console.WriteLine($"AND |  a  |  b  ");
            Console.WriteLine($"a   |{a&a,-5}|{a&b,-5}");
            Console.WriteLine($"b   |{b&a,-5}|{b&b,-5}");
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine($"OR  |  a  |  b ");
            Console.WriteLine($"a   |{a|a,-5}|{a|b,-5}");
            Console.WriteLine($"b   |{b|a,-5}|{b|b,-5}");
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine($"XOR |  a  |  b ");
            Console.WriteLine($"a   |{a^a,-5}|{a^b,-5}");
            Console.WriteLine($"b   |{b^a,-5}|{b^b,-5}");

對於AND邏輯運算符&，如果結果為true，那么兩個操作數都必須為true。對於OR邏輯運算符|，如果結果為true，那么操作數可以為true。對於XOR邏輯運算符^，如果結果為true，那么任何一個操作數都可以為true(但不能2個都是true)。

3.1.5條件邏輯運算符

條件邏輯運算符類似於邏輯運算符，但需要使用兩個符號而不是一個符號。例如，需要使用&&而不是&，以及使用||而不是|。

第四章詳細介紹函數，但是現在需要簡單介紹一下函數以解釋條件邏輯運算符（也稱為短路布爾運算符）。

函數執行語句，然后返回一個值。這個值可以是布爾值，如true，從而在布爾操作中使用。

（1）在Main方法之后聲明一個函數，用於向控制台寫入消息並返回true，如下所示：

 private static bool DoStuff()
        {
            Console.WriteLine("I am doing some stuff.");
            return true;
        }

（2）在Main方法的底部，對變量a和變量b以及函數的調用結果執行AND操作，如下所示：

Console.WriteLine($"a & DoStuff()={a&DoStuff()}");
Console.WriteLine($"b & DoStuff()={b&DoStuff()}");

（3）運行控制台應用程序，查看結果，注意函數被調用了兩次，一次是為變量a，一次是為變量b，輸出如下所示：

I am doing some stuff.
a & DoStuff()=True
I am doing some stuff.
b & DoStuff()=False

（4）將代碼中的&運算符修改為&&運算符，如下所示。

Console.WriteLine($"a && DoStuff()={a&&DoStuff()}");
Console.WriteLine($"b && DoStuff()={b&&DoStuff()}");

（5）運行控制台應用程序，查看結果，注意函數在與變量a合並時會運算，但函數在與變量b合並時不會運行。因為變量b為false，結果為false，所以不需要執行函數。輸出如下：

I am doing some stuff.
a && DoStuff()=True
b && DoStuff()=False。

3.1.6 按位和二元移位運算符

按位運算符影響的是數字中的位。二元移位運算符相比傳統運算符能夠更快地執行一些常見的算術運算。

下面研究按位和二元移位運算符。

（1）創建一個名為BitwiseAndShiftOperators的新文件夾和一個控制台應用程序項目，並將這個項目添加到工作區。

（2）想Main方法添加如下語句，聲明兩個整型變量，值分別為10和6，然后輸出應用AND、OR和XOR（exclusive OR）按位運算符后的結果：

		  int a=10;//0000 1010
          int b=6;//0000 0110
          Console.WriteLine($"a ={a}");
          Console.WriteLine($"b ={b}");
          Console.WriteLine($"a &b={a&b}");
          Console.WriteLine($"a |b={a|b}");
          Console.WriteLine($"a &b={a^b}");

（3）運行結果如下：

a =10
b =6
a &b=2
a |b=14
a &b=12
&按位運算，如果2個數的同一位都為1，則為1，否則為0.
|按位運算，如果2個數的同一位有一個滿足為1，就為1。否則為0.
（4）向Main方法添加如下語句，應用左移運算符並輸出結果：

		  //0101 0000 left-shift a by three bit columns
          Console.WriteLine($"a<<3={a<<3}");
          //multiply a by 8
          Console.WriteLine($"a *8={a*8}");
          //0000 0011 right-shift b by one bit column
          Console.WriteLine($"b>>1={b>>1}");

（5）運行並觀察結果如下：

a<<3=80
a *8=80
b>>1=3

將變量a左移3位相當於乘以8，變量右移一位相當於除以2。

3.1.7 其他運算符

處理類型時，nameof和sizeof是十分常用的運算符。nameof運算符以字符串值的形式返回變量、類型或成員的短名稱（沒有名稱空間），這在輸出異常消息時非常有用。sizeof運算符返回簡單類型的字節大小，這對於確定數據存儲的效率很有用。

還有很多其他運算符，例如，變量與其成員之間的點稱為成員訪問運算符，函數或方法名末尾的圓括號稱為調用運算符。

3.2理解選擇語句

每個應用程序都需要能夠從選項中進行選擇，並沿着不同的代碼路徑進行分支。C#中的兩個選擇語句是if和switch。可以對所有代碼使用if語句，但是switch語句可以在一些常見的場景中簡化代碼。例如當一個變量有多個值，而每個值都需要進行不同的處理時。

3.2.1使用if語句進行分支

if語句通過計算布爾表達式來確定要執行哪個分支。如果布爾表達式為true，就執行if語句塊否則執行else語句塊。if語句可以嵌套。

if語句也可以與其他if語句以及else if分支結合使用。

每個if語句的布爾表達式都獨立於其他語句，而不像switch語句那樣需要引用單個值。

下面創建一個控制台應用程序來研究if語句。

（1）創建一個文件夾和一個名為SelectionStatements的控制台應用程序項目，並將這個項目添加到工作區。

（2）在Main方法中添加如下語句，檢查是否有參數傳遞給這個控制台應用程序。

  		if(args.Length==0)
         {
            WriteLine("There are no arguments");
         }
         else
         {
             WriteLine("There is at least one argument.")
         }

3.2.2 if語句為什么應總是使用花括號

由於每個語句塊中只有一條語句，因為前面的代碼可以不使用花括號來編譯，但是要避免使用這種不帶花括號的if語句，因為可能引入嚴重的缺陷。例如，蘋果的IOS操作系統中就存在臭名昭著的￥gotofail缺陷。IOS6的安全套接字層（SSL）加密代碼存在缺陷，這意味着任何用戶在運行IOS6設備上的網絡瀏覽器Safari時，如果試圖連接到安全的網站，比如銀行，將得不到適當的安全保護，因為不小心跳過了一項重要檢查。

你可以通過以下鏈接進一步了解這個臭名昭著的缺陷https://gotofail.com/

你不能僅僅因為可以省去花括號就真的這樣做。沒有了它們，代碼不會“更有效率”；相反，代碼的可維護性會更差，而且可能更危險。

3.2.3模式匹配與if語句

模式匹配是C#7.0及后續版本引入的一個特性。if語句可以將is關鍵字與局部變量聲明結合起來使用，從而使代碼更加安全。

（1）將如下語句添加到Main方法的末尾。這樣，如果存儲在變量o中的值是int類型，就將值分配給局部變量i，然后可以在if語句中使用局部變量i。這比使用變量o安全，因為可以確定i是int變量。

object o="3";
         int j=4;
         if(o is int i)
         {
            WriteLine($"{i} x {j}={i*j}");  
         }
         else
         { 
             WriteLine("o is not an int so it cannot multiply!");
         }

（2）運行控制台應用程序並查看結果，輸出如下所示：

o is not an int so it cannot multiply!

（3）刪除3兩邊的雙引號，從而使變量o中存儲的值改變為int類型。

（4）重新運行控制台應用程序並查看結果，輸出如下：

3 x 4=12

3.2.4使用switch語句進行分支

switch語句與if語句不同，因為前者會將單個表達式與多個可能的case語句進行比較。每個case語句都與單個表達式相關。每個case部分必須以如下內容結尾：

break關鍵字（比如下面代碼中的case 1）.
或者goto case 關鍵字，（比如下面代碼中的case 2）.
或者沒有語句(比如下面代碼中的case 3).

下面編寫一些代碼來研究switch語句。

（1）在前面編寫的if語句之后，為switch語句輸入一些代碼。注意，第一行是一個可以跳轉到的標簽，第二行將生產一個隨機數。switch語句將根據這個隨機數的值進行分支，如下所示：

A_label:
         var number=(new Random()).Next(1,7);
         WriteLine($"My random number is {number}");
         switch(number)
         {
             case 1:
             WriteLine("One");
             break;
             case 2:
             WriteLine("Two");
             break;
             case 3:
             case 4:
             WriteLine("Three or four");
             goto case 1;
             case 5:
             System.Threading.Thread.Sleep(500);
             goto A_label;
             default:
             WriteLine("Default");
             break; 
         }

（2）多次運行控制台應用程序，以查看對於不同的隨機數會發生什么，輸出如下：