C# 表达式

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本文是已了解至少一种编程语言并正在学习 C# 的开发人员的 “基础知识 ”部分的一部分。 如果你不熟悉编程，请先 学习入门 教程。

来自另一种语言？ C# 中的表达式的工作方式与在 Java、C++ 和 JavaScript 中的工作方式相同。 值得注意的一个区别：复合赋值运算符（如 += 和递增运算符 ++ ）是 C# 中的表达式，因此它们可以显示在较大的表达式中。

表达式是由编译器求值并产生一个值的代码片段——这个值可以是数字、字符串、引用或 bool。 例如，3 + 4 * 2 是一个计算结果为整数 11 的表达式，而 total > 10 是一个计算结果为 true 或 false 的表达式。

最简单的表达式是 文本 （如 42 或 "hello"）和 变量名称 （如 total）。 通过将更简单的表达式与运算符组合在一起，可以生成更复杂的表达式。

表达式和语句

表达式生成值。 语句是程序执行的完整指令。 许多语句包含表达式。 例如， int total = 3 + 4 * 2; 是变量声明语句。 编译器计算初始值设定项表达式，该表达式 3 + 4 * 2将生成 11，并将该值分配给新变量 total。

可以将表达式视为短语和 C# 语句 （如完整句子）。 这些工作定义可帮助你了解在了解有关 C# 的详细信息时会遇到的正式术语和说明，尽管普通编码很少要求有意识地记住区别。

组合表达式

表达式可以组合在一起。 以 3 + 4 * 2 为例。 此单个表达式实际上包含两个较小的表达式： 乘法表达式4 * 2 和 加法表达式3 + <result>。 当多个表达式组合在一起时，C# 需要一条规则来决定先对哪一个求值。 该规则是 运算符优先级。

无需记住完整的优先层次结构。 下一节概述了常见分组；如果你不确定，括号始终可以帮助你明确顺序。

运算符优先级

运算符优先级决定复合表达式如何分组为子表达式。 此概念类似于数学类中的运算顺序规则。 优先级较高的运算符与其操作数结合得更紧密。 该表达式的结构如同这些操作数被括在同一对括号中。 在 3 + 4 * 2 中，+ 的优先级高于 3 + (4 * 2)，因此该表达式会被分组为 (3 + 4) * 2，而不是 *。

C# 的优先级组比此处汇总的四个组多。 这些其他组强制实施熟悉的规则（例如加法前乘法），并涵盖完整的运算符集。 以下组介绍了在日常代码中最常遇到的内容：

  1. 主要、一元和范围 - 这些是三个不同的优先组，它们都比算术更紧密地绑定。 此摘要将它们合并为一个步骤，因为出于实际目的，它们都在算术之前应用。
    • 主要运算符——成员访问（x.y）、方法调用（f()）、索引（a[i]）和 null 条件访问（?.、?[]）——的结合最紧。
    • 一元运算符作用于单个操作数：求反（-x）、逻辑非（!flag）、前缀递增（++i）和后缀递增（i++）。
    • 范围运算符 （..） 为切片表达式生成索引范围，例如array[1..4]。
  2. 算术 - *、/、% 的绑定密切性高于 + 和 -。 加法和减法前发生乘法和除法。
  3. 比较 — <、>、>=、<=、==、!= 的绑定不如算术运算紧密，因此会先完成算术运算，再进行比较。
  4. 逻辑运算符——&& 和 || 在常见运算符中绑定最松，因此会先完成比较，再进行逻辑组合。

此优先级意味着，表达式 的求值方式完全和你读它时理解的一样：将 和 相加，将和与 比较，将 与 比较，然后用 将这两个 结果组合起来。 添加括号以使每个分组显式显示相同的结构： ((score + bonus) > threshold) && (attempts < maxAttempts)

有关涵盖每个运算符的完整优先层次结构，请参阅 C# 运算符和表达式。

使用括号使意向清楚

括号会同时替代优先级并记录意向。 如果上述组中的顺序不明显，请添加括号：

int score = 80;
int bonus = 15;
int threshold = 90;
bool eligible = true;

// Without parentheses: || binds less tightly than &&, so this reads as:
//   eligible && (score + bonus > threshold) || bonus > 20
bool result1 = eligible && score + bonus > threshold || bonus > 20;

// With parentheses: forces the || to combine two complete conditions
bool result2 = (eligible && score + bonus > threshold) || bonus > 20;

Console.WriteLine(result1); // => True
Console.WriteLine(result2); // => True

// Parentheses can also change the result:
bool isAdmin = false;
bool isOwner = true;

// Without: && binds tighter, so: (isAdmin && isOwner) || true
bool access1 = isAdmin && isOwner || true;
// With: forces the || to run first
bool access2 = isAdmin && (isOwner || true);

Console.WriteLine(access1); // => True   (false && true is false; false || true is true)
Console.WriteLine(access2); // => False  (false && anything is false)

最后两行显示括号可以更改结果，而不仅仅是样式。 当 && 和 || 一起出现时，请添加括号，以明确说明先组合哪个条件。 读者一看到 (isAdmin && isOwner) || isSuperUser 就会立刻明白其意图。

表达式的求值方式

了解 C# 如何通过类比更轻松地计算组合表达式。 考虑使用铅笔和纸张处理复杂的数学问题：你确定最内在或最优先的子表达式，计算其临时值，记下结果，然后用下一个子表达式重复-继续，直到到达最终答案。

C# 遵循相同的过程，由两个规则指导：

规则 1：操作数按从左到右的顺序求值。 对于任何二进制表达式，必须在应用运算符之前完全计算这两个操作数。 C# 先计算左操作数，再计算右操作数，然后执行该运算。

规则 2：某些运算符会短路。 某些运算符在确定结果后立即停止计算，跳过任何剩余的操作数：

  • &&（条件 AND）：一旦左侧为 false，则返回 false。 右侧永远不会被求值。
  • ||（条件 OR）：一旦左侧为 true，则返回 true。 右侧永远不会被求值。
  • ?: （条件/三元）：只计算与条件匹配的分支 - 从不计算其他分支。
  • ?.（null 条件成员访问运算符）和?[]（null 条件元素访问）：当左侧为 null 时，立即停止并返回 null，跳过成员访问或索引。
  • ??=（null 合并赋值）：仅当左侧为 null 时，才将右侧的值赋值给左侧。

纸张和铅笔评估

考虑表达式 3 + 6 / 2。 尽管加法在阅读顺序中排在最前面，但 / 的优先级高于 +，因此 6 / 2 是最先计算的子表达式。 逐步推导 - 就像你在纸上那样：

3 + 6 / 2
      ↓   (evaluate 6 / 2 → 3)
3 +   3
  ↓   (evaluate 3 + 3 → 6)
  6

// 3 + 6 / 2
// Step 1: 6 / 2 has higher precedence → interim value 3
// Step 2: 3 + 3 → final result 6
int result = 3 + 6 / 2;
Console.WriteLine(result); // => 6

由 3 生成的临时值 6 / 2 成为 + 的右操作数，最终结果为 6。 每个子表达式生成一个临时值;这些临时值将馈送下一个子表达式，直到只保留一个值。

关联性 是一个相关的概念：当两个运算符具有相同的优先级时，关联性将决定哪一个运算符优先。 大多数 C# 运算符都是 左关联运算符，这意味着它们从左到右分组。 所以a - b - c与a - (b - c)相同，不是(a - b) - c。

短路求值的实际应用

短路评估对于 null 检查特别有用：

string? text = null;

// Safe: second condition runs only when text is not null
bool hasContent = text != null && text.Length > 0;
Console.WriteLine(hasContent); // => False  (short-circuits after null check; no NullReferenceException)

text = "hello";
hasContent = text != null && text.Length > 0;
Console.WriteLine(hasContent); // => True

// || short-circuits on true: right side is never evaluated when left side is true
string word = "hello";
bool anyMatch = word.StartsWith("h") || word.StartsWith("x");
Console.WriteLine(anyMatch); // => True  (right side never evaluated)

// ?. short-circuits on null: returns null without accessing .Length
string? maybeNull = null;
int? length = maybeNull?.Length;   // length is null; no NullReferenceException
Console.WriteLine(length.HasValue); // => False

text != null && text.Length > 0是安全的，因为第二个条件仅在null不是text时才会运行。 同样，?. 在遇到 null 引用时会停止求值，从而无需进行显式 if 检查即可避免 NullReferenceException。

有关 null 安全运算符的更广泛了解，请参阅 C# null 运算符。

另见

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