第三章C#程序设计基础.docx
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第三章C#程序设计基础
第三章C#程序设计基础
在深入讨论C#面向对象程序设计之前，首先需要掌握C#语言的基本语法结构。
本章将介绍C#的数据类型、运算符和表达式，以及流程控制语句。
3.1数据类型
数据类型是对客观数据对象的抽象，它将数据和对数据的操作封装为一个整体。
C#语言中的数据类型分为值类型和引用类型两大类。
值类型包括整数、字符、实数、布尔数据等简单值类型，以及结构和枚举两种复合值类型；引用类型包括类、接口、委托和数组。
这些类型在本质上都是面向对象的。
3.1.1C#数据类型
C#语言包含13种数值类型，如表3-1所示。
这些内部类型由C#中的关键字定义，它们可以被任何C#程序使用。
数值类型一词表明这些类型的变量有它们对应的数值。
这不同于引用类型，引用类型变量包含对实际值的引用。
因此，值类型更类似其他一些程序设计语言（如C++）中的数据类型。
表3-1C#的数值类型
类型
含义
bool
布尔逻辑值（true和false）
byte
8位无符号整数
char
字符数据类型
decimal
十进制数值类型
double
双精度浮点类型
float
单精度浮点类型
int
整型
long
长整型
sbyte
8位有符号整数
short
短整型
uint
无符号整型
ulong
无符号长整型
ushort
无符号短整型
C#语言中严格限定了每一种数值类型的取值范围，由于可移植性的需要，C#在这一点上是强制的。
例如：
int类型在所有执行环境中都是相同的，不需要而外编写代码来适应特定的平台。
尽管在某些特定环境中，严格指定数值类型的大小可能导致一些性能的损失，但为使程序具备可移植性，这是非常必要的。
3.1.2整型
C#定义了8中整数类型：
byte、sbyte、short、ushort、int、uint、long、ulong。
它们的位宽度和取值范围如表3-2所示。
表3-2整数类型的位宽度和取值范围
类型
位宽度
取值范围
byte
8
0~255
sbyte
8
-128~127
short
16
-32768~32767
ushort
16
0~65535
int
32
-2147483648~2147483647
uint
32
0~4294967295
long
64
-9223372036854775808~9223372036854775807
ulong
64
0~184********709551615
如上表所示，C#定义了各种整数类型的有符号形式和无符号形式。
有符号整数和无符号整数的不同在于对整数高阶位的处理方式。
对于有符号整数，C#编译器将产生代码，把整数的高阶位作为符号位。
如果符号位为0，那么此数为正数；如果符号位为1，那么此数为负数。
最常用的整数类型是int类型。
int类型的变量通常在控制循环、索引数组和常见的整数运算中。
但当整数的取值范围超出int类型的取值范围时，可以有多种选择。
如果要存储的是无符号数，可以是uint类型；对于数值较大的有符号数可以使用long类型；对于取值更大的无符号数可以使用ulong类型。
3.1.3浮点类型
浮点类型可以表示带有小数部分的数据。
浮点类型有两种：
float和double，分别表示单精度数和双精度数。
float类型的宽度为32位，其取值范围大约是1.5E-324～1.7E+308，而double类型的宽度为64位，取值范围大约为5E-324～1.7E+308。
例如：
编写程序计算圆的面积。
//P3-1
usingSystem;
namespaceP3_1
{
classGetArea
{
publicstaticvoidMain（）
{
doubler;
doublearea;
r=5.0;
area=3.1415926*r*r;
Console.WriteLine（“areaofcircleis:
”+area）;
}
}
}
说明：
程序中GetArea、r、area都是标识符。
标识符是为类、对象、变量和方法等指定的名称。
C#中标识符通常是由字母、或者下划线开头，后跟字母、数字或者下划线组成的字符序列。
另外，C#语言是大小写敏感的，例如myvar和Myvar是两个不同的标识符。
关键字不能作为标识符使用，但是在关键字的前面加上@之后就可以作为标识符使用，但是这样做不是一种好的习惯。
C#语言的关键字请参考附录。
3.1.4decimal类型
decimal类型通常用于货币计算，它使用128位来表示1E-28～7.9E+28之间的数值。
众所周知，正常的浮点运算涉及到小数时常引发各种舍入误差。
decimal类型消除了这种误差，并且能够精确地表示28位有效数字。
这种在表示小数时不出现舍入误差的能力，使得它在被用于财务计算时非常有效。
例如，下面的程序是根据购买商品的数量，计算打折后应支付的费用。
usingSystem;
namespaceP3_2
{
classusedecimal
{
publicstaticvoidMain（）
{
decimalprice,discount,paymoney;
intnum;
price=19.95m;
discount=0.15M;
num=15;
paymoney=price*num*（1-discount）;
Console.WriteLine（“themoneyshouldpayis:
￥”+paymoney）;
}
}
}
注意，上例中的小数常量后面有一个m或M，这是必要的，否则这些数将被认为是标准的浮点常量。
3.1.5字符类型
不同于多数其他计算机语言（如C++），C#语言的字符不是8位，而是采用Unicode编码的16位字符类型。
Unicode定义的字符集大到足以表示所有人类语言中出现的字符。
C#中的char类型是无符号的16位类型，其取值范围是0～65535。
可以给字符类型的变量赋值，此时字符值需要用单引号括起来。
例如：
charch;
ch=’A’;
虽然C#的char类型定义为整数类型，但是它不能任意和整数混合使用。
这是因为没有从整数类型到char类型的自动类型转换。
例如，下面的代码是非法的。
charch;
ch=10;//错误
3.1.6布尔类型
布尔类型（bool）表示逻辑值真或假。
C#语言采用保留字true和false来表示真和假。
因此，布尔类型的变量或表达式将只能取这两个值中的一个。
不同于其他计算机语言，C#没有定义布尔类型和整型之间的转换。
例如，1不能转换为true，0不能转换为false。
例如，下面的程序演示了布尔数据的使用。
usingSystem;
namespaceP3_3
{
classusebool
{
publicstaticvoidMain（）
{
boolb=false;
Console.WriteLine（b）;
b=true;
Console.WriteLine（b）;
Console.WriteLine（10>15）;
}
}
}
3.1.7输出格式控制
到目前为止，当使用WriteLine输出数据时，数据总是以默认的格式显示输出。
但是，C#语言提供了一种复杂的格式控制机制，允许用户自定义数据的显示方式。
本书后面将会讨论格式化的I/O，这里先简单介绍一些格式化的常用选项。
使用这些选项，将能够指定WriteLine的输出格式，从而产生更令人满意的结果。
当一个WriteLine语句要输出多个数据项时，用“+”将各个数据项连接起来，如下所示。
Console.WriteLine（“youordered”+2+“itemsat$”+3+“each”）;
Console.WriteLine（“Hereis10/3”+10.0/3.0）;
虽然，上面的方式使用很方便，但是不能控制数值的输出精度和小数位数。
要控制数字数据的格式，需要使用WriteLine语句的第二种形式，它允许嵌入格式化信息，如下所示：
WriteLine（“formatstring”,arg0,arg1,arg2,…,argn）;
这种形式中，WriteLine的参数由逗号隔开，而不是“+”。
格式化字符串（formatstring）包含两项内容：
规则和格式说明符。
格式说明符采用如下的基本形式：
｛argnum,width:
fmt｝
其中，argnum中指定要显示的参数个数（从0开始）。
width中指定字段的最小宽度，fmt中指定格式。
执行过程中，当在格式字符串中出现格式说明符时，argnum中的数字指定了相应的参数argnum所在位置由所对应的参数取代，即格式说明符定义了参数显示位置。
width和fmt都是可选项。
因此，在其最简形式中，格式说明符只简单地表明显示哪个参数。
例如｛0｝表示arg0，｛1｝表示arg1。
例如：
Console.WriteLine（“Februaryhas{0}or{1}days.”,28,29）;
输出结果是：
Februaryhas28or29days.
下面给出指定了最小字段宽度的示例：
Console.WriteLine（“Februaryhas{0，5}or{1，10}days.”,28,29）;
输出结果是：
Februaryhas28or29days.
从上面的输出可以看到，这里使用空格来确保输出达到最小字段的宽度。
如果实际输出的数值大于指定的最小宽度，则按实际的宽度输出。
下面给出使用格式说明符fmt的例子：
Console.WriteLine（“Hereis10/3:
{0:
#.##}”,10.0/3.0）;
输出如下：
Hereis10/3:
3.33
本例中的#.##，是控制输出小数时只输出两位小数。
又如：
Console.WriteLine（“｛0:
###,###.##｝”,123456.567）;
输出如下：
123,456.57
如果要用美元和美分的格式显示数值，则可以使用C格式说明符，例如：
decimalbalance；
balance=12323.09m;
Console.WriteLine（“Currencebalanceis{0:
C}”,balance）;
输出结果是：
Currencebalanceis$12，323.09
3.1.8直接量
C#中，直接量是指以固定格式表示的固定数值。
例如，常数100是一个直接量。
直接量通常也称为常量。
C#中的常量可以是任意数值类型的，每种不同类型的常量有不同的表示方式。
下面进行说明。
字符常量是用单引号括起来的单个字符。
例如，’A’,’%’,’a’。
整数常量是不包含小数部分的数。
例如，10，0，-100等。
浮点常量是带小数点的数。
例如，11.23，-96.3，0.0等。
由于C#是一种强类型语言，所以直接量也有类型。
自然地，这也会引入如下问题：
数字直接量的类型是什么？
例如，1212311或者0.23的类型是什么？
幸运的是，C#给出了一些易于理解的规则来解决这些问题。
第一，对于整数直接量，直接量的类型取能保存该数值的最小整数类型即可，首先考虑的是int类型。
类型的取值范围由小到大依次是：
int、uint、long、ulong，具体类型要由数值所属的范围决定。
第二，浮点数直接量的类型统一为double类型。
对于直接量，如果想改变C#默认的类型，可以通过附加后缀来显示地指定其类型。
如要指定long类型的直接量，加上后缀l或L。
例如，12是int类型，12L则是long类型。
要指定无符号整数，则加上会长u或U，例如，100是int类型，而100U是uint类型。
要指定无符号长整型，使用ul或UL，例如，456UL是无符号长整型。
要指定float类型直接量，则在常量后加上f或F，例如，10.19F。
要指定decimal类型的直接常量，则加上后缀m或M。
例如，89.6m。
注意，虽然整数常量默认创建为int、uint、long、ulong类型，但是可以将它们赋值给byte、sbyte、short或ushort类型的变量，只要所赋的值能表示成目标类型即可。
1.转义字符
用单引号表示的字符常量对于大部分可打印字符是有效的，但是对于一些非打印字符，如回车、水平制表符、退格符等，使用文本编辑器时就会有问题出现。
此外，一些其他字符，如单引号、双引号，在C#中有特殊用途，所以不能直接使用它们。
由于这些原因，C#提供了特殊的转义字符，如表3-3所示。
这些序列可以表示它们所代表的非打印字符。
表3-3转义字符序列
转义字符
含义
\a
响铃
\b
退格
\f
换页
\n
换行
\r
回车
\t
水平制表符
\v
垂直制表符
\0
空字符
\’
单引号
\’’
双引号
\\
反斜杠
2.字符串常量
C#支持令一种类型的直接量：
字符串类型。
字符串（string）是用双引号包含的字符序列。
例如，“thisisatest”。
除了常规字符，字符串中也可以包含转义字符。
例如：
usingSystem;
namespaceP3_4
{
classStrDemo
{
publicstaticvoidMain（）
{
Console.WriteLine（“Lineone\nLinetow\nLinethree”）;
Console.WriteLine（“one\ttow\bthree”）;
Console.WriteLine（“\”OK\”\n”）;
}
}
}
程序的输出如下：
Lineone
Linetwo
Linethree
onetothree
“OK”
除了上面介绍的字符串常量，还可以指定逐字符字符串常量。
逐字符字符串常量以@开头，后面是由引号包含的字符串。
加引号的字符串的内容被原样输出，而且它们能跨越两行或多行。
因此，可以加入新行、制表符等，但不需要使用转义字符。
唯一例外的是，要显示双引号必须在同一行中使用两个双引号。
下面的程序演示了逐字符字符串常量的使用。
usingSystem;
namespaceP3_5
{
classStrDemo
{
publicstaticvoidMain（）
{
Console.WriteLine（@"Thisisaverbatim
stringliteral
thatspansseverallines."）;
Console.WriteLine（@"Hesaid:
""Yes"""）;
}
}
}
程序的运行结果如下：
Thisisaverbatim
stringliteral
thatspansseverallines.
Hesaid:
"Yes"
上面的程序中，需要注意的一点是：
逐字符字符串常量完全按它们的输入顺序显示。
逐字符字符串常量的优点是，可以在程序中直接输入想要在屏幕上显示的内容。
注意，在多行字符串情况下，封装使得程序的缩进被屏蔽。
注意，不要将字符串和字符相混淆。
用单引号括起来的是字符常量，用双引号括起来的是字符串常量。
3.1.9变量
变量是指在程序的运行过程中其值可以被改变的量。
其声明形式如下：
typevar-name；
这里type是变量的数据类型，var-name是变量名。
可以声明任何合法类型的变量。
当创建变量时，实际上是创建变量类型的一个实例。
变量的命名必须符合C#中标识符的命名规则。
C#中所有变量在使用之前必须先声明。
这一点很重要，因为编译器在正确编译使用了变量的语句之前，必须知道变量将包含什么类型的数据，能进行什么样的操作。
这也使得C#能进行严格的类型检查。
在使用变量之前，必须给它赋一个值。
给变量赋值有两种方式：
一种方式是先声明变量，然后用赋值语句给它赋值；另一种方式是在声明变量的同时给变量赋值。
变量初始化的基本形式如下：
typevar=value;
其中value是给变量var指定的初始值。
这个值必须与变量的类型type要求的值相兼容。
例如：
intcount=10;
charch=’x’,ch2=’\0’;
floatf=1.2F;
当声明两个以上相同类型的变量时，变量之间用逗号隔开，且可以为这些变量分别指定初始值。
例如：
inta=0,b,c=12;
本例中a和c被初始化了，b没有初始化。
3.1.10变量的作用域和生存期
到目前为止，我们所使用的变量都是在Main方法的开始处声明的。
然而，C#允许在任意代码块中声明变量。
代码块是用一对大括号“{}”括起来的。
代码块中定义了声明空间，即作用域。
因此，每次开始一个新代码块，就是在创建一个新的作用域。
作用域决定了哪些对象对程序的其他部分是可见的，也决定了这些对象的生命周期。
C#中最重要的作用域是类和方法定义的作用域。
本书将在后面有关类的章节讨论类作用域，这里首先讨论方法定义的作用域。
方法定义的作用域以左大括号“｛”开始，以右大括号“｝”结束。
然而如果方法中带有参数，那么它们也被包含在方法的作用域中。
通常，定义在作用域内的变量对作用域之外的代码是不可见的（即不可访问）。
因此，当在作用域内声明变量时，就是将变量局部化并防止XX的的访问。
实际上，作用域规则提供了封装性的基础。
作用域可以嵌套。
例如，每次创建一个代码块，就是在创建一个新的、嵌套的作用域。
此时，外层作用域包含内层作用域。
这意味着外层作用域中声明了对象对内层作用域中的代码是可见的（即内层代码可以访问外层代码中声明的对象）。
反之则不成立，内层作用域声明的对象对外层作用域是不可见的。
请看下面的程序：
usingSystem;
namespaceP3_6
{
classscopedemo
{
publicstaticvoidMain（）
{
intx;
x=10;
if（x==10）
{
inty=20;
x=y*2;
}
y=100;//error,在外层作用域，内层作用域定义的对象不可见。
Console.WriteLine（“xis:
”+x）;
}
}
}
上面的例子中，变量x在Main方法作用的开始处声明的，Main方法中所有代码都能访问它。
y是在if代码块中声明的。
由于代码块定义作用域，因此y只对该代码块中的其他代码可见。
在代码块中变量可以在任意位置声明，但变量只能在声明后才能被使用。
因此，如果在方法开头声明变量，那么它对该方法内的所有代码可见。
反之，如果在代码快末尾声明变量，则该变量实际上是无意义的，因为没有任何代码可以访问它。
另外要记住，进入变量所在的作用域，变量被创建；离开相应的作用域，变量自动释放空间。
这意味着，一旦变量离开其作用域，它就不再保存相应的值。
因此，在同一个方法的不同代码块之间，方法内声明的变量对应不同的值。
同样，离开代码块时，该代码块内声明的变量保存的值将丢失。
因此，变量的声明周期被限制在其作用域内。
C#的作用域规则还有一点需要注意：
虽然代码块可以嵌套，但是内层作用域中声明的变量不能和外层作用域中声明的变量同名（这和C、C++不同）。
例如：
usingSystem;
namespaceP3_7
{
classnestscope
{
publicstaticvoidMain（）
{
intcount;
for（count=0;count<10;count++）
{
Console.WriteLine（“Thisiscount:
”+count）;
intcount;//错误,不能和外层作用域中的变量同名。
Console.WriteLine（count）;//这里使用的是外层作用域定义的count。
}
}
}
}
3.1.11类型转换
在程序设计中，将一种类型的数据赋值给另一种类型的变量是很普遍的。
例如将一个整型数据赋值给一个float类型的变量，如下所示：
inti;
floatf;
i=10;
f=i;//将整型值赋值给float类型的变量f。
当赋值语句中出现了相互兼容的类型时，等式右边的类型将自动转换为等式左边的类型。
因此，在前面的代码片断中，变量i中的值将转换为float类型，并赋值给变量f。
然而，因为C#的严格类型检查，所以并不是所有的类型都是兼容的，因此，不是所有的类型转换都可以隐式地进行。
例如，bool类型和int类型是不兼容的。
幸运的是，还可以通过强制类型转换（cast）在不兼容的类型之间进行转换。
1.自动类型转换
当一种类型的数据赋值给另一种类型的变量时，如果满足下列条件，则进行自动类型转换。
●两种类型是兼容的。
●目标类型比源类型的取值范围大。
当满足这两个条件时，将进行扩展转换（wideningconversion）。
例如，int类型变量足以保存所有byte类型的值，而且int类型和byte类型都是整型数据，所以将byte类型的值赋值给int类型变量时将进行自动转换。
对于扩展类型转换，数字类型（包括整型数据和浮点数据）都是相互兼容的。
例如：
usingSystem;
namespaceP3_8
{
classLtoD
{
publicstaticvoidMain（）
{
longl;
doubled;
l=10012356L;
d=l;//这是扩展转换
Console.WriteLine（“LandD:
”+l+””+d）;
}
}
}
虽然可以将long类型赋值给double类型，但是反过来却不行，因为这不是扩展转换。
另外，也不存在decimal类型到float类型或到double类型的转换，以及从数字类型到char类型或到bool类型的转换。
同样char类型和bool类型也不是相互兼容的。
2.强制类型转换
虽然自动类型转换非常有用，但是它们不能满足所有程序设计的需要，因为它们只能在相互兼容的类型之间进行扩展转换。
对于其他的所有情况，必须使用强制类型转换。
强制类型转换（cast）是一种指令，命令编译器将一种类型转换为另一种类型。
因此，它需要显式地进行。
强制类型转换的基本形式如下：
（target-type）expression
其中，target-type是转换的目标类型，expression是待转换的表达式。
例如：
doublex=23.6,y=3.5;
inti=（int）（x/y）;//将x/y的商强制转换为int类型，然后赋值给变量i。
当强制类型转换涉及到收缩转换时，可能丢失信息。
例如，将long类型强制转换成int类型时，如果long类型的变量的值超出int类型变量的取值范围，将丢失信息，因为高阶位的值被消除了。
当浮点类型的值强制转换为整型时，由于截断的原因小数部分丢失。
下面的例子演示了强制类型转换，也给出了一些由于强制类型转换引起数据丢失的情况。
usingSystem；
namespaceP3_9
{
classcastdemo
{
publicstaticvoidMain（）
{
doublex,y;
byteb;
inti;
charch;
uintu;
shorts;
longl;
x=10.0;
y=3.0;
//castdoubleint
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