C# 表達式

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本文屬於 基礎部分， 適合已經至少懂一種程式語言並正在學習 C# 的開發者。 如果你是程式新手，建議先從 入門 教學開始。

來自另一種語言？ C# 中的表達式運作方式與 Java、C++ 和 JavaScript 相似。 值得注意的一個差異是：複合指派運算子如 += 和 increment 運算子 ++ 是 C# 中的表達式，因此可以出現在較大的表達式中。

表達式是編譯器評估以產生值的一段程式碼——數字、字串、參考bool或 。 例如， 3 + 4 * 2 是一個將 值為整數 11的表達式，而 total > 10 是一個將 值為 true 或 false的表達式。

最簡單的表達式是 文字 （如 42 或 "hello"）和 變數名稱 （如 total）。 你可以透過將較簡單的表達式與運算子結合來構建更複雜的表達式。

表達式和語句

一個表達式產生一個值。 語句是程式執行的完整指令。 許多語句包含表達式。 例如， int total = 3 + 4 * 2; 是一個變數宣告語句。 編譯器會評估初始化運算式 3 + 4 * 2，產生 11，並將該值指派給新變數 total。

你可以把一個表達式想像成片語，一個 C# 語句 就像一個完整的句子。 這些工作定義幫助你理解在學習 C# 時會遇到的正式術語和說明，雖然一般程式設計很少需要你有意識地記住這些區別。

組合表達式

表達式可以組合使用。 請考慮 3 + 4 * 2。 這個單一表達式實際上包含兩個較小的表達式： 乘法表達4 * 2 式和 加法表達3 + <result>式。 當表達式組合時，C# 需要一條規則來決定先評估哪一個。 那條規則就是 運算子優先順序。

你不需要背誦完整的優先順序。 下一節總結日常群組，括號中通常能讓你在不確定時明確排序。

運算元優先順序

運算子優先順序決定組合運算式如何分組為子運算式。 這個概念類似數學課上的運算順序規則。 優先順序較高的運算子會與其運算元結合得更緊密。 表達式的結構就像是這些運算元被括號括在一起。 在 3 + 4 * 2中 * ，優先順序高於 +，因此表達式群為 3 + (4 * 2)，而非 (3 + 4) * 2。

C# 的優先順序群組比這裡總結的四個還多。 這些其他群組遵循大家熟悉的規則——例如乘法先於加法——並涵蓋完整的運算子集。 以下群組涵蓋你在日常程式碼中最常遇到的類型：

  1. 初級、一元和範圍 ——這三個不同的優先順序群，彼此的連結比算術更緊密。 這個摘要將它們合併為一個步驟，因為實際上它們都適用於算術之前。
    • 主要運算子—成員存取（x.y）、方法呼叫（f()）、索引（a[i]）及 null 條件存取（?.、?[]）—在所有運算子中結合得最緊密。
    • 一元運算子作用於單一運算元：否定（-x）、邏輯 NOT（!flag）、前綴增量（++i），以及後綴增量（i++）。
    • 範圍運算子（..）用於建立切片表達式的索引範圍，例如 array[1..4]。
  2. 算術 — *、/、% 比 + 和 - 結合得更緊密。 乘法和除法發生在加法和減法之前。
  3. 比較 — <、>、<=>=、==!=的束縛比算術綁定得較寬鬆，因此算術在比較前完成。
  4. 邏輯 — && 和 || 在常見運算子中束縛最不緊密，因此會先完成比較，再進行邏輯組合。

這個優先順序表示，表達式 score + bonus > threshold && attempts < maxAttempts 的求值方式和你讀到的順序完全一致：將 score 和 bonus 相加，將總和與 threshold 比較，將 maxAttempts 與 attempts 比較，然後再以 && 結合兩個 bool 的結果。 加上括號使每個分組明確化，結構相同： ((score + bonus) > threshold) && (attempts < maxAttempts)。

關於涵蓋所有運算子的完整優先順序階層，請參見 C# 運算子與表達式。

用括號來明確表達意圖

括號可以優先處理優先順序，同時記錄你的意圖。 當上述群組的順序不明顯時，請加上括號：

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)

最後兩行顯示，括號可以改變結果，而不只是樣式。 當 && 和 || 同時出現時，括號內標示哪個條件先結合。 看到 (isAdmin && isOwner) || isSuperUser 的讀者會立刻明白其意圖。

表達式的評估方式

理解 C# 如何評估組合式，使用類比會更容易。 想像用鉛筆和紙在解一個複雜的數學題：你找出最內層或最高優先順序的子表達式，計算其中間值，寫下結果，然後重複下一個子表達式——持續直到得到最終答案。

C# 遵循相同的流程，並遵循兩條規則：

規則一：運算元從左到右評估。 對於任何二元運算式，兩個運算元都必須在套用運算子之前完成求值。 C# 先評估左操作元，再評估右操作元，然後執行操作。

規則二：有些操作員會短路。 某些運算子在結果確定後會立即停止計算，跳過剩餘的運算元：

  • &&（條件 AND）：當左側為 false 時，會立即返回 false。 右側從不被評估。
  • ||（條件 OR）：當左側變 true時返回true。 右側從不被評估。
  • ?: （條件/三元）：只評估符合條件的分支——另一個分支永遠不會被評估。
  • ?.（空條件成員存取）和?[]（空條件元素存取）：當左側為 null時立即停止並返回null，跳過成員存取或索引。
  • ??= （空合併指派）：僅當左側為 null時才指派右側。

紙筆評估

考慮運算式 3 + 6 / 2。 雖然依照讀取順序，加法最先出現，但 / 的優先順序高於 +，因此 6 / 2 是最先被求值的子運算式。 一步步來——就像你在紙上做的一樣：

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6 / 2產生的中間值3成為 的+右運算元，最終結果為 6。 每個子表達式產生一個中間值;這些中間值會餵入下一個子運算式，直到只剩下一個值。

結合性 是一個相關概念：當兩個算子具有相同的優先順序時，結合性決定哪一個先發生。 大多數 C# 運算子都是 左結合，也就是從左到右分組。 因此 a - b - c 與 (a - b) - c相同，不是 a - (b - c)。

短路評估的實務

短路求值對於 null 檢查特別有用：

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，因為第二個條件只有在 text 不 null時才會執行。 同理，?. 在遇到 null 參照時會停止評估，從而避免在沒有明確 NullReferenceException 檢查的情況下發生 if。

欲更廣泛了解空安全運算子，請參見 C# 空運算子。

另請參閱

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