C# 语言之循环语句

正常情况下，C#应用程序中，在同一个函数下语句的执行顺序是从上往下依次执行。但是，有的时候我们可能需要实现一些更为复杂的逻辑，比如：重复执行一段代码，也叫做循环执行。

在一般的应用程序中，循环可以表示为如下图的形式：

循环的四要素：

初始条件：循环最开始的状态。
循环条件：在什么条件下进行循环，不满足此条件，则循环终止。
状态改变：改变循环变量值，最终不满足循环条件，从而停止循环。
循环体：要反复执行的部分。

C# 给我们提供了多种循环语句：for，foreach，while，do...while。

for循环
foreach循环
while循环
do…while循环

for循环

for循环的定义

for循环 是一个允许所编写一个执行特定次数的循环的重复控制结构。通俗点说就是可以重复执行一定次数的循环语句，比如：控制台输出 10 次 “张三”。

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    Console.WriteLine($"第{i}个张三");
}
// 输出结果
第0个张三
第1个张三
第2个张三
第3个张三
第4个张三
第5个张三
第6个张三
第7个张三
第8个张三
第9个张三

从上面的示例中，我们可以分析一下循环的四要素。

int i = 0对应初始条件：循环从0开始。
i < 10对应循环条件：当 i 小于10时，执行循环，当 i 不小于10 循环中止。
i++对应状态改变：i++表示每执行一次循环 i 就在当前的基础上 +1。
Console.WriteLine("张三");对应循环体：也就是我们要循环执行的语句。

for循环的嵌套

多个for循环之间可以相互嵌套，我们先用for循环嵌套输出 5x5 的正方行：

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    for (int j = 0; j < 5; j++)
    {
        Console.Write(" .");
    }
    Console.Write("\n");
}
// 输出
.  .  .  .  .
.  .  .  .  .
.  .  .  .  .
.  .  .  .  .
.  .  .  .  .

从上面的例子我们不难看出，循环嵌套会将多个嵌套的for循环都执行一遍才会结束。所以，在实际开发中，尽量避免使用多个for循环嵌套的写法(其它循环同理)。

练习：使用for循环嵌套输出 9x9 乘法表，如下图：

foreach循环

foreach 可以对一个数组或集合对象进行迭代，遍历对象内容。先来看一个简单的示例：

string[] names = { "赵一", "钱二", "孙三", "李四", "周五", "吴六" };
Console.WriteLine("三年级一班有以下学生：");
foreach (var name in names)
{
    Console.WriteLine(name);
}
// 输出
三年级一班有以下学生：
赵一
钱二
孙三
李四
周五
吴六

在上面的示例中，使用foreach遍历输出了names集合中的内容。既然都是循环，那使用for能不能实现呢？当然能。

string[] names = { "赵一", "钱二", "孙三", "李四", "周五", "吴六" };
Console.WriteLine("三年级一班有以下学生：");
for (int i = 0; i < names.Length; i++)
{
    Console.WriteLine(names[0]);
}

既然for和foreach都能实现循环，那它们之间有什么不同呢？

从编码结构上：for 循环指定了初始值也就是 i=0，执行了结束条件，也就是 i < names.Length(集合长度)，而foreach则省略了这些。
从底层实现上：foreach是通过指针偏移实现的（最初在-1位置，每循环一次，指针就偏移一个单位），而for循环是通过当前索引相对零索引的偏移量（通过首地址和地址偏移量）计算实际访问地址实现的。所以，for 循环可是自定义循环初始索引，而foreach不行。
从使用要求上：使用foreach语句遍历对象要求对象类型实现了枚举接口IEnumerable。
从使用效率上：foreach循环访问时会将对象的值复制到栈上，效率比for循环要低。

foreach遍历的实现逻辑

在.NET推出了IEnumerable和IEnumerator两个接口之后才有了foreach的用法，使用foreach的前提是被遍历的对象器实现了IEnumerable接口。

实现逻辑：集合或数组实现了IEnumerable接口，并调用GetEnumerator抽象方法返回IEnumerator遍历器，通过使用IEnumerator这个工具来遍历整个类。

IEnumerable<object> obj = new IEnumerable<object>();
IEnumerator tor = obj.GetEnumerator();
while(tor.MoveNext())
{
    Console.Write(tor.Current);
}

IEnumerator中定义了一组方法：

Current：返回遍历工具所指容器的当前元素。
MoveNext：指向下一个元素，当遍历到没有元素时返回一个false。

while循环

只要给定条件为 true，while 循环语句会循环重新执行循环体内的代码。

int i = 1;
while (i > 0)
{
    Console.WriteLine("是是是，你说的都对！");
}

上面的例子就是一个简单的while循环语句。但是，如果你执行上面的语句会发现，出现死循环了，一直在输出 “是是是，你说的都对！”。出现死循环的原因：while 语句如果缺少结束语句（将条件变为false）将会一直循环下去。

我们可以将上面的示例加一句代码：

int i = 1;
while (i > 0)
{
    Console.WriteLine("是是是，你说的都对！");
    i = 0;
}
// 输出
是是是，你说的都对！

所以，在实际的开发使用while循环时，一定要记得加入结束条件，防止出现死循环。一些特殊情况，比如：定时任务，消费服务等例外。

do…while循环

do...while循环和while循环类似，但是do...while循环最少执行一次循环体，因为do...while循环是在循环的尾部做判断。

int i = 0;
do
{
    Console.WriteLine("是是是，你说的都对！");
} while (i > 2);

从上面的例子我们可以看到，在执行完输出操作后，才会去做判断。当判断为 true 时执行下一次循环，判断为 false 跳出循环。do...while与 while 在使用时一样，也要注意关闭循环，避免引起死循环。