Kotlin语法基础，控制流

Posted 2023-02-24 北漂周

控制流

通常，计算机程序编写出来，就是为了让计算机理解而解决某问题。按照预先设定的顺序执行的指令序列，也就显得尤为重要。程序员除了学会告诉计算机需要处理的那些数据以外，还需要学会指定这些指令的执行顺序，在程序机构中，我们称之为控制流。

控制流，也成为控制结构，通常包括：顺序结构、条件结构、循环结构、转向结构。

顺序结构是组成计算机程序的基本结构，它依据指令序列的先后顺序，从上到下依次执行。

顺序结构是组成计算机程序的基本机构，它依据指令序列的先后顺序，从上到下依次执行。

下面我们先来了解条件结构，条件结构又称分之结构，在这种结构中包含一个条件判断，根据条件是否成立来确定是执行A分支还是执行B分支。

条件结构（if、when）

Kotlin语言提供两种分支语句，“if” 和 “when”。通常，当条件判断简单且可能的情况很少时，使用if语句。而条件分支较多的情况时，建议搭建使用when语句。

if 语句

作为程序语句最基本的控制结构，if语句分为三种基本结构：单分支结构、双分支结构、多分支结构。

• if单分支结构
  if的单分支结构是最简单的if结构，只包含一个条件选择，当且仅当条件表达式为真时，才执行相关代码，且流程图和标准格式如下：

if <条件表达式> 
    语句体

举个例子：

val intA : Int = 3

// 如果intA的值大于1，则执行下面的语句
if (intA > 1) 
    println("intA is " + intA)

• if双分支选择结构
  双分支选择结构是单分支结构的升级版，我们可以使用if-else构成双分支结构，它和但分支结构的区别在于条件表达式为假时，会执行else分支的语句体，其流程如下：

if <条件表达式> 
    // 如果条件表达式为真则执行语句体1
    语句体1
 else 
    // 如果条件表达式为假则执行语句体2
    语句体2

举个例子：

val intB : Int = 3

if (intB > 1) 
    // 如果intB的值大于1，则执行下面的语句
    println("intB is bigger than 1")
 else 
    // 如果intB的值小于1，则执行下面的语句
    println("intB is smaller than 1")

在简单的双分支结构中，确保了至少一种分支会被执行，就在二选一的场景中是非常实用的。

• if多分支选择结构
  多分支选择结构用于条件分支大于两个的情况，我们也可以把多个if语句连载一起，从而构成if的多分支结构，形成下面这样的形式：

if <条件表达式1> 
    // 如果条件表达式1为真，则执行语句体1
    语句体1
 else if <条件表达式2>
    // 如果条件表达式1为假,且表达式2位真，则执行语句体2
    语句体2
 else 
    // 如果条件表达式1为假,且表达式2位假，则执行语句体3
    语句体3

当条件表达式1的值为真的时候，将执行语句体1,。当它为家的时候，则转向判断条件表达式2的值是否为真。如果条件表达式2为真，则执行语句体2，它不为真则转向下一个判断分之。如此循环进行判断，如果所有的分之都没有满足条件，则执行最后一个else块内的语句体。如果最后没有else，则不执行任何分之语句。

when 语句

虽然if-else可以构成多分支结构，但是需要判断的条件分支过多的时候，继续使用if-else使得代码读起来冗长而逻辑层次过多，所有我们建议大家在类似的这种情况下使用when语句。
在Kotlin语言之中，没有switch语句，取而代之的是when语句。其逻辑结构如下：

when <value> 
    <表达式1> -> 语句体1 // 表达式1为真，则执行语句体1
    <表达式2> -> 语句体2 // 表达式2为真，则执行语句体2
    <表达式3> -> 语句体3 // 表达式3为真，则执行语句体3
    <表达式4> -> 语句体4 // 表达式4为真，则执行语句体4
    ......
    else -> 默认语句体  // else可以不写。如果存在else，所有条件均为假，则执行默认语句体

值得注意的是：Kotlin语言中when语句并不仅仅是针对Java语言switch语句的替代，when语句在使用上还进行了扩展升级。常用的形式有三种：常量结构、in结构、表达式结构。

when语句与switch语句的区别，如果符合判断中的任意一条表达式，则在执行表达式对应的语句体之后，直接跳出整个when逻辑，我们不需要手动的break。

>

• 常量结构

常量结构与我们熟知的switch使用方式很类似，之间判断value的值是否是在所列举的表达式之中，如果存在，则执行对应的语句体。

val intA : Int = 1
when (intA) 
    1 -> println("intA == 1") // 打印这句话
    2 -> println("intA == 2")
    else -> 
        println("intA is neither 1 nor 2")
    

when 将它的参数和所有的分支条件，从上到下顺序比较，直到某个分支满足条件为止。遇到满足条件的分支，则执行对应的语句。如，这里intA的值就是1，满足了第一个分支逻辑，所以执行了 println(“intA == 1”) 语句。

• in结构

这里再次强调一下，针对when而言，它没有类似switch的break操作。如果我们希望一个逻辑值value能够对应多个常量值，则我们就必须使用in结构。其操作，与常量结构的when语句类似，即将满足一个条件的多个常量值使用 “,” 隔开，如：

val intB : Int = 3
when (intB) 
    1,2,3,4 -> println("intB in 1,2,3,4") // 仅执行这一句
    3,4,5 -> println("intB in 3,4,5") // 这句话不会被打印
    else -> 
        println("intB is not in 1,2,3,4,5")
    

• 表达式结构

常量的限制还是比较多，when还给提供用任意表达式（而不只是常量）作为分支条件。

when (obj) 
    1 -> 
        println("obj is a number , value = 1")
    
    "hello" -> 
        println("obj is a String 'hello'")
    
    is Long -> 
        println("obj's type is Long")
    
    else -> println("Unknown")

当然，我们也可以将多个表达式对一个判断同时使用，只需要在两个表达式之间增加“,”符号。如，这里我们有一个需求，判断一个数字是整数还是浮点数，使用when语句的操作就如下所示：

when (obj) 
    is Int, is Long, is Short, is Byte -> 
        // obj 是一个整数型数字
        println("obj is a integer number")
    
    is Float, is Double -> 
        // obj 是一个浮点型数字
        println("obj is a float number")
    
    else -> 
        // obj 不是数字
        print("obj is not a number")
    

Kotlin语言中的is运算符，是用来在运行时指出对象是否是特定类的一个实例，类似Java语言中的instaceof。

对于when而言，在其语句体之中，它本身是包含值返回的。即，我们书写在语句中的内容，能够直接作为when的返回值。如：

fun hasPrefix(x: Any) = when(x) 
    is String -> x.startsWith("prefix")
    else -> false

when 也可以用来取代 if-else if链。 如果不提供参数，所有的分支条件都是简单的布尔表达式，而当一个分支的条件为真时则执行该分支：

when 
    x.isOdd() -> print("x is odd")
    x.isEven() -> print("x is even")
    else -> print("x is funny")

循环机构（for-in、while）

循环结构可以理解为重复迭代结构，在条件满足的情况下， 会重复执行循环体中的代码指令，知道条件不满足位置。在Kotlin中循环结构使用关键字for-in、while、do-while来构成。

• for-in循环

用来遍历一个范围（range）、队列（sequence）、集合（collection）、数组（array）里面的所有元素，并且执行一段语句体代码。其中，被反复执行的程序段称之为循环体，用来控制循环进行迭代的变量成为循环变量。在for-in循环中，循环变量可以使一个被隐式声明的，只需要在每次循环遍历开始时被自动复制的变量，它包含在循环的声明中，而不需要特意使用显示的声明。for-in循环的标准格式和流程图如下：

for (<循环变量> in <范围、集合、数组...>) 
    循环体...

循环变量只存在当前循环的声明周期之中，如果你想在循环完成后访问循环变量，你必须在循环声明之前单独进行声明。

如这里我们声明了一个员工的array，employees，我们希望遍历所有的员工姓名，我们就可以这样做：

val employees = arrayOf("david", "mike", "jason")
for (emp in employees) 
    println("employee name = $emp")

输出：

employee name = david
employee name = mike
employee name = jason

for-in语法逻辑类似于Java语言之中的foreach。语句用于循环访问集合以获取所需信息，但不应用于更改集合内容以避免产生不可预知的副作用。

当然，在Kotlin语言中也提供了在withIndex的函数，让我们方便去拿到每个对象的下标。如：

// 使用array 的 withIndex ， 可以获取数组之中的下标index
for ((index, emp) in employees.withIndex()) 
    println("the $index employee name is $emp")

如果只想打印下标，则直接使用indices属性即可。

// 仅打印下标
for (index in employees.indices) 
    println("$index")

对于字符串而言，字符串本身就是一个字符数组，我们同样可以使用for-in的方式，将其中每一个字符打印出来。

// 循环打印显示每一个字母
for (word in "hello world") 
    print(" $word")

即得到结果：

h e l l o   w o r l d

• while循环

while循环用于实现“当型”循环结构，即只有当条件满足时才执行循环体，Kotlin语言中提供两种while的循环方式：while、do-while。两种方式很类似，这里我们先介绍while循环。

每次在循环开始时计算表达式，如果表达式值为true，会执行循环体。执行完循环体之后再进行表达式的判断，知道条件表位false才终止循环。while循环比较适合在循环开始前并不知道循环次数的情况。while循环的流程图和标准结构如下：

while (<表达式>) 
    循环体

如这里我们做一个从10到1的倒数计时，使用while循环我们就可以这么干：

var countDown = 10

// 当countDown大于0的时候，执行循环体中的内容
while (countDown > 0) 
    println("current number $countDown")
    countDown--

while循环特别容易造成死循环，必须记住判断每次循环体的条件改变，造成表达式在一定的情况下能够为假，终止while循环。

• do-while循环

do-while循环和while循环极为类似，它和while循环的区别在于，当执行到这一个循环结构时，会限制性循环体的代码，在判断循环条件，确定是否继续循环执行。知道条件表达式为false。也就是说循环体逻辑至少会被执行一次。do-while的循环流程如下：

do 
    循环体
 while (<条件表达式>)

这里我们将上述while的逻辑做一个简单的修改，如下所示：

countDown = 0
do 
    // 此处逻辑必定会执行一次
    println("current number $countDown")
    countDown--
 while (countDown > 0)

我们会发现，无论countDown > 0 条件成立与否，循环体之中的内容都会执行一次，即先执行后判断。

控制转向语句（continue、break、return）

控制专项语句是指当程序执行到改语句时，立即转移到程序的其他位置执行。也就是改变代码的执行顺序，通过它可以实现代码的跳转，Kotlin有三种控制转向语句，continue、break、return：

continue

continue，即继续的意思。continue会通知一个循环体立即停止本次循环，直到回到循环判断条件，重新开始下次循环。我们这里我们来举一个例子：

// continue
val words = "abcdefg"
for (w in words) 
    // 遇到c字符，直接执行下一次循环条件判断
    if (w == 'c') 
        continue
    
    print("$w-")

运行后我们得到数据：

a-b-d-e-f-g-

我们能够看到，当for循环答应字符串”abcdefg” 的时候，遇到’c’字符，我们就有选择性的跳过了。当然，continue不仅仅能够与for循环配合，它与while、do-while循环配合能够产生一样的效果，如：

var countDownC = 10
do 
    countDownC--
    // 遇到数字5，直接执行下一次循环条件判断
    if (countDownC == 5) 
        continue
    
    print("$countDownC-")
 while (countDownC > 0)

运行后得到：

10-9-8-7-6-

从上述例子我们可以看得出来，continue的主要作用是与循环逻辑配合来使用。很多情况下，我们在一些循环逻辑之中需要批量处理一系列数据，其中又想忽略某些数据不出来，continue的优势就显而易见了。

break

break语句会强制结束整个控制结构的执行，你可以在循环体之中使用它。当一个循环体之执行到break时，会立即终端该循环体，然后跳转到表示循环体结束的位置，跳出循环层。

如，这里我们有一个需求，需要从所有的学生之中寻找到一个名叫“jason”的学生，并返回其所在的位置。我们就可以这样写：

val students = arrayOf("mike", "david", "jason", "green", "eva")

for ((index, stu) in students.withIndex()) 
    // 寻找jason的下标
    if (stu == "jason") 
        println("find jason，his index is $index")
        break // 跳出for
     else 
        println("find student $stu , find next")
    

使用break，我们能够在找到jason之后跳出整个for循环，程序不会继续对students进行遍历，从而一定上节约了计算开销。
如同continue一样，break同样能够在while与do-while循环中使用，直接结束整个循环过程，如：

var countDownD = 10

while (countDownD > 0) 
    countDownD--
    println("countDownD is $countDownD")
    if (countDownD == 5) 
        break // countDownD为5时，跳出while
    

这里需要注意的是，break只能够写在循环体之中，如果存在多重嵌套循环，break结束的循环是最近的循环。如，这里我们有一个需求，为了查询班里是否存在有男学生的名字与女学生的名字相同，操作如下：

// 判断是否存在同名的男女学生

// 男学生
val maleStudent = arrayOf("david","jason","mike")
// 女学生
val femaleStudent = arrayOf("marry","mike","eva")

// 标记是否找到
var hasFind = false

for (male in maleStudent) 
    for (female in femaleStudent) 
        if(male == female) 
            hasFind = true // 做个标记符，不然外层循环不知道内层循环是否找到，无法判断是否需要break
            println("find the same name student!")
            break // 跳出女学生for循环
        
    
    if (hasFind) 
        break // 跳出男学生for循环
    

通常，多重循环希望使用break作为跳出处理，都会增加一个标识符，如上述例子标识符就是hasFind。在外层循环的判断跳出逻辑则是根据标识符来做break与否的操作。

当然，对于跳出多重循环的方式，不一定都需要加标志，我们还可以使用标签的方式解决。后面，我们会跟大家介绍。

return

return意为返回，return关键字是配合着函数（fun）而是用的，我们尝试用的main就是一个主入口函数，函数（fun）的后面会有具体说明，在Kotlin语言中，针对函数的返回值而言是非常灵活的，在需要的时候，你可以定义一个或者选择性省略返回值。

在定义一个函数的返回值的时候，我们可以使用我们常见的基础类型，当然如果该函数没有任何的返回，也可以不写，即认为是无返回值。

/**
 * 返回a+b的值
 */
fun add(a: Int, b: Int): Int 
    return a + b // 向函数体返回a+b的值


/**
 * 查找x字符串
 */
fun findX(xArray : Array<String>) 
    for (word in xArray) 
        if (word == "x") 
            println("find the 'x' word！")
            return // 中断整个循环执行，退出函数
        
    
    println("Can not find 'x' !")


fun main(args: Array<String>) 

    val result = add(1,2)
    println("a + b = $result")


    val xArray = arrayOf("a","b","x","c","d")
    findX(xArray)

标签（@）

在Java语言之中，你可以调用break和continue跳出本次循环或者本层循环，这种控制方法在循环嵌套场景中非常使用。不过，Kotlin语言提供了更强大的跳出机制，你可以显示地跳出需要跳出的是哪一层循环。

为了实现这么一个目的，我们可以使用标签来，为循环体或者代码块打上标记，需要使用break或者continue时，带上这个标签就可以控制该标签代表处的对象的中断或者跳出。

标签必须是要伴随着continue、break、return三个控制转向语句一起使用的，

<标签名>@ （循环体|函数） 

（continue|break|return）@<标签名>

如上述我们查找同名男女学生的例子，我们使用标签之后，我们的break就可以写成如下所示：

• 配合break使用

// 男学生
val maleStudent = arrayOf("david","jason","mike")
// 女学生
val femaleStudent = arrayOf("marry","mike","eva")


// 标签配合break使用
formale@ for (male in maleStudent) 
    for (female in femaleStudent) 
        if(male == female) 
            println("find the same name student!")
            break@formale // 从标签@formale处跳出
        
    

• 配合continue使用

// 标签配合continue使用
formale@ for (male in maleStudent) 
    for (female in femaleStudent) 
        if(male == female) 
            println("find the same name student!")
            continue@formale // 继续查找下一个
        
    

• 配合return使用

正如我们上述所说，return是配合着函数（fun）而使用的。而对于Kotlin语言来说，单纯的fun是无法完成嵌套的。所以，很多情况下标签配合着return使用都是在lambda 表达式和匿名内部类中完成。

/**
 * return 标签测试
 */
fun foo() 
    val ints = arrayOf(1,2,0,3,5)

    ints.forEach lit@ 
        if (it == 0) return@lit
        print(it)
    


/**
 * 匿名内部类 return 标签配合测试
 */
fun foo2() 
    val ints = arrayOf(1,2,0,3,5)
    ints.forEach(fun(value: Int) 
        if (value == 0) return
        print(value)
    )