C#操作符和控制流程

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2024-08-07 约 1200 字预计阅读 6 分钟

1.操作符

1.1 概述

操作符是用于执行特定操作的符号，例如算术、比较、逻辑等。根据操作数的数量，操作符可以分为：

一元操作符：作用于一个操作数，如 -x（取反）。
二元操作符：作用于两个操作数，如 x + y。
三元操作符：作用于三个操作数，如条件操作符 condition ? true_value : false_value。

2.1 算术操作符

算术操作符用于执行基本的数学计算，适用于数值类型（如 int、double 等）。

操作符	功能	示例	注意事项
`+`	加法/字符串拼接	`int c = 3 + 5;` `string s = "a" + "b";`	字符串拼接产生新对象
`-`	减法	`double d = 5.0 - 2.0; // 3.0`	不支持`ulong`取负
`*`	乘法	`float f = 2.5f * 2; // 5.0`	整数乘法溢出时截断高位
`/`	除法	`int i = 7 / 2; // 3` `double k = 7.0 / 2; // 3.5`	整数除法舍去小数
`%`	取余	`int r = 10 % 3; // 1`	余数符号与被除数相同
`++`/`--`	自增/自减	`int x = 1; x++; // 2`	前缀先运算后返回值，后缀反之

示例代码：

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int a = 10;
int b = 5;
int sum = a + b;  // 15
int difference = a - b;  // 5
int product = a * b;  // 50
int quotient = a / b;  // 2
int remainder = a % b;  // 0
a++;  // a 现在是 11
b--;  // b 现在是 4

注意：

自增和自减操作符有前置（++x）和后置（x++）之分。前置先执行操作再返回值，后置先返回值再执行操作。

1.3 赋值操作符

赋值操作符用于将值赋给变量，常见的包括简单赋值和复合赋值。

操作符	描述	示例
`=`	简单赋值	`x = y`
`+=`	加法赋值	`x += y`
`-=`	减法赋值	`x -= y`
`*=`	乘法赋值	`x *= y`
`/=`	除法赋值	`x /= y`
`%=`	取模赋值	`x %= y`

示例代码：

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int x = 10;
x += 5;  // x = x + 5, x 现在是 15
x -= 3;  // x = x - 3, x 现在是 12
x *= 2;  // x = x * 2, x 现在是 24
x /= 4;  // x = x / 4, x 现在是 6
x %= 3;  // x = x % 3, x 现在是 0

说明：

复合赋值操作符简化了代码，特别是在需要对变量进行多次修改时。

1.4 比较操作符

比较操作符用于比较两个值，返回布尔值（true 或 false），常用于条件判断。

操作符	功能	示例	比较规则
`==`/`!=`	相等/不等	`"abc" == "abc"; // true`	字符串比较内容，引用类型比较地址（除`string`）
`>`/`<`	大于/小于	`5 > 3; // true`	字符比较Unicode码值
`>=`/`<=`	大于等于/小于等于	`4.5 <= 4.5; // true`	浮点数比较需考虑精度误差

示例代码：

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int a = 10;
int b = 20;
bool isEqual = (a == b);  // false
bool isNotEqual = (a != b);  // true
bool isGreater = (a > b);  // false
bool isLess = (a < b);  // true

注意：

比较操作符常与控制流程语句（如 if）结合使用。

1.5 逻辑操作符

逻辑操作符用于组合布尔表达式，常见于复杂条件判断。

操作符	名称	描述
`&&`	逻辑与	`x && y`
`		`
`!`	逻辑非	`!x`

示例代码：

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bool x = true;
bool y = false;
bool andResult = x && y;  // false
bool orResult = x || y;  // true
bool notResult = !x;  // false

说明：

逻辑操作符具有短路求值特性：&& 在左侧为 false 时不计算右侧，|| 在左侧为 true 时不计算右侧。

1.6 位操作符

位操作符用于操作整数的二进制位，适用于低级编程和性能优化。

操作符	功能	示例
`&`	按位与	`6 & 3; // 2 (0b110 & 0b011 = 0b010)`
`	`	按位或
`^`	按位异或	`6 ^ 3; // 5 (0b110 ^ 0b011 = 0b101)`
`~`	按位取反	`~6; // -7 (补码表示)`
`<<`/`>>`	左移/右移	`4 << 1; // 8` `-4 >> 1; // -2`

示例代码：

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int a = 5;  // 二进制 0101
int b = 3;  // 二进制 0011
int and = a & b;  // 0001 -> 1
int or = a | b;   // 0111 -> 7
int xor = a ^ b;  // 0110 -> 6
int notA = ~a;    // 1010 (4位) -> -6 (补码)
int leftShift = a << 1;  // 1010 -> 10
int rightShift = a >> 1; // 0010 -> 2

注意：

位操作符在处理二进制数据、标志位等场景中非常有用。

1.7 其他操作符

C#还包括一些特殊操作符，增强了代码的表达能力。

条件操作符（三元操作符）：语法：condition ? true_expression : false_expression 示例：
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int age = 20; string status = (age >= 18) ? "Adult" : "Minor"; // "Adult"

空合并操作符：语法：x ?? y，若 x 为 null 则返回 y。示例：

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string name = null;
string displayName = name ?? "Unknown";  // "Unknown"

成员访问操作符：. 用于访问对象的成员。示例：
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string length = "hello".Length; // 5

索引操作符：[] 用于访问数组或集合中的元素。示例：

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int[] numbers = {1, 2, 3};
int first = numbers[0];  // 1

1.9 特殊操作符

C# 还提供了一些其他特殊用途的操作符。

操作符	描述	示例
`is`	检查对象是否为特定类型	`if (obj is string)`
`as`	执行引用转换，如果失败则返回 null	`string s = obj as string;`
`new`	创建新对象或调用构造函数	`MyClass obj = new MyClass();`
`sizeof`	获取类型在内存中的大小（以字节为单位）	`sizeof(int)`
`typeof`	获取指定类型的 `System.Type` 对象	`Type t = typeof(string);`

1.10 操作符优先级和结合性

当一个表达式中包含多个操作符时，优先级决定了操作符的执行顺序。结合性则用于处理优先级相同的操作符，决定是从左到右还是从右到左进行计算。

优先级：
- 乘法 (*) 和除法 (/) 的优先级高于加法 (+) 和减法 (-)。
- 赋值操作符的优先级通常最低。
- 你可以使用括号 () 来强制改变运算顺序。

示例：

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int result = 5 + 3 * 2; // 结果为 11，因为先计算 3 * 2
int resultWithParentheses = (5 + 3) * 2; // 结果为 16，因为先计算括号中的 5 + 3

结合性：
- 大多数二元操作符（如 +, -, *, /）是左结合的，即从左到右计算。
- 赋值操作符（如 =) 和三元操作符 ?: 是右结合的，即从右到左计算。

2. 控制流程

控制流程是决定程序执行顺序的关键。它允许你根据不同的条件执行不同的代码块，或者重复执行某段代码，是编写任何复杂程序的基石。C#主要有三大类控制流程语句：条件语句、循环语句和跳转语句。

2.1 条件语句 (Conditional Statements)

条件语句用于根据某个布尔表达式的结果来决定执行哪个代码块。

`if-else` 语句

这是最基本的条件语句，用于在条件为 true 或 false 时执行不同的代码。

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int age = 20;

if (age >= 18)
{
    Console.WriteLine("你已成年。");
}
else
{
    Console.WriteLine("你未成年。");
}

你可以使用 else if 来处理多个条件：

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int score = 85;

if (score >= 90)
{
    Console.WriteLine("优秀");
}
else if (score >= 80)
{
    Console.WriteLine("良好");
}
else if (score >= 60)
{
    Console.WriteLine("及格");
}
else
{
    Console.WriteLine("不及格");
}

`switch` 语句

当你有多个针对同一变量的等值比较时，switch 语句比多个 if-else if 语句更简洁、更易读。

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string day = "Monday";

switch (day)
{
    case "Monday":
    case "Tuesday":
    case "Wednesday":
    case "Thursday":
    case "Friday":
        Console.WriteLine("工作日");
        break;
    case "Saturday":
    case "Sunday":
        Console.WriteLine("周末");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("无效的输入");
        break;
}

注意：每个 case 块末尾通常需要 break 语句来跳出 switch，除非你想要执行下一个 case（C# 7.0 以后，可以使用 goto case）。

2.2 循环语句 (Looping Statements)

循环语句用于重复执行一段代码，直到满足特定条件为止。

`for` 循环

for 循环适用于已知循环次数的情况。它由三个部分组成：初始化表达式、条件表达式和迭代表达式。

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// 打印 1 到 5
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    Console.WriteLine(i);
}

`while` 循环

while 循环在每次迭代前检查条件。只要条件为 true，循环就会继续。

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int i = 1;
while (i <= 5)
{
    Console.WriteLine(i);
    i++;
}

注意：在使用 while 循环时，务必确保循环体内部有改变条件的逻辑，否则可能导致无限循环。

`do-while` 循环

do-while 循环和 while 循环类似，但它至少会执行一次循环体，因为条件是在循环体执行之后才检查。

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int i = 1;
do
{
    Console.WriteLine(i);
    i++;
} while (i <= 5);

`foreach` 循环

foreach 循环专门用于遍历集合或数组中的所有元素，语法简洁且安全。

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string[] fruits = { "Apple", "Banana", "Cherry" };

foreach (string fruit in fruits)
{
    Console.WriteLine(fruit);
}

3. 跳转语句 (Jump Statements)

跳转语句用于改变程序执行的正常流程。

`break` 语句

break 语句用于立即终止当前循环（for、while、do-while、foreach）或 switch 语句的执行。

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for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
    if (i == 5)
    {
        break; // 当 i 等于 5 时，跳出循环
    }
    Console.WriteLine(i); // 只会打印 1, 2, 3, 4
}

`continue` 语句

continue 语句用于跳过当前循环迭代中剩余的代码，并开始下一次迭代。

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for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    if (i == 3)
    {
        continue; // 当 i 等于 3 时，跳过当前迭代
    }
    Console.WriteLine(i); // 会打印 1, 2, 4, 5
}

`return` 语句

return 语句用于从方法中返回，并可以选择性地返回一个值。它会终止方法的执行，并将控制权返回给调用者。

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int Add(int a, int b)
{
    return a + b; // 返回两个数的和
}

`goto` 语句

goto 语句用于无条件地跳转到程序中的一个指定标签。虽然 C# 支持 goto，但它的使用通常不被推荐，因为它可能导致代码难以理解和维护。在现代编程实践中，通常有更好的替代方案，如使用 break、continue 或重构代码。

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// 不推荐的用法
goto MyLabel;

Console.WriteLine("这行代码永远不会被执行");

MyLabel:
Console.WriteLine("程序跳转到了这里");

C#操作符和控制流程

1.操作符

1.1 概述

2.1 算术操作符

1.3 赋值操作符

1.4 比较操作符

1.5 逻辑操作符

1.6 位操作符

1.7 其他操作符

1.9 特殊操作符

1.10 操作符优先级和结合性

2. 控制流程

2.1 条件语句 (Conditional Statements)

if-else 语句

switch 语句

2.2 循环语句 (Looping Statements)

for 循环

while 循环

do-while 循环

foreach 循环

3. 跳转语句 (Jump Statements)

break 语句

continue 语句

return 语句

goto 语句

`if-else` 语句

`switch` 语句

`for` 循环

`while` 循环

`do-while` 循环

`foreach` 循环

`break` 语句

`continue` 语句

`return` 语句

`goto` 语句