第3章 Kotlin语言基础 - 3.5 流程控制语句 - 《Kotlin极简教程》

3.5 流程控制语句

3.5 流程控制语句

流程控制语句是编程语言中的核心之一。可分为：

分支语句(if 、 when)
循环语句(for、while )和
跳转语句 (return 、 break 、continue、throw)等。

3.5.1 if表达式

if-else语句是控制程序流程的最基本的形式，其中else是可选的。

在 Kotlin 中，if 是一个表达式，即它会返回一个值(跟Scala一样)。

代码示例：

package com.easy.kotlin
fun main(args: Array<String>) {
    println(max(1, 2))
}
fun max(a: Int, b: Int): Int {
// 作为表达式
    val max = if (a > b) a else b
    return max //  return if (a > b) a else b
}
fun max1(a: Int, b: Int): Int {
    // 传统用法
    var max1 = a
    if (a < b) max1 = b
    return max1
}
fun max2(a: Int, b: Int): Int {
// With else
    var max2: Int
    if (a > b) {
        max2 = a
    } else {
        max2 = b
    }
    return max2
}

另外，if 的分支可以是代码块，最后的表达式作为该块的值：

fun max3(a: Int, b: Int): Int {
    val max = if (a > b) {
        print("Max is a")
        a
    } else {
        print("Max is b")
        b
    }
    return max
}

if作为代码块时，最后一行为其返回值。

另外，在Kotlin中没有类似true? 1: 0这样的三元表达式。对应的写法是使用if else语句:

if(true) 1 else 0

如果 if 表达式只有一个分支，或者分支的结果是 Unit , 它的值就是 Unit 。

示例代码

>>> val x = if(1==1) true
>>> x
kotlin.Unit
>>> val y = if(1==1) true else false
>>> y
true

if-else语句规则：

if后的括号不能省略，括号里表达式的值须是布尔型

代码反例：

>>> if("a") 1
error: type mismatch: inferred type is String but Boolean was expected
if("a") 1
   ^
>>> if(1) println(1)
error: the integer literal does not conform to the expected type Boolean
if(1)
   ^

如果条件体内只有一条语句需要执行，那么if后面的大括号可以省略。良好的编程风格建议加上大括号。

>>> if(true) println(1) else println(0)
1
>>> if(true) { println(1)}  else{ println(0)}
1

对于给定的if，else语句是可选的，else if 语句也是可选的。
else和else if同时出现时，else必须出现在else if 之后。
如果有多条else if语句同时出现，那么如果有一条else if语句的表达式测试成功，那么会忽略掉其他所有else if和else分支。
如果出现多个if,只有一个else的情形，else子句归属于最内层的if语句。

以上规则跟Java、C语言基本相同。

3.5.2 when表达式

when表达式类似于 switch-case 表达式。when会对所有的分支进行检查直到有一个条件满足。但相比switch而言，when语句要更加的强大，灵活。

Kotlin的极简语法表达风格，使得我们对分支检查的代码写起来更加简单直接：

fun cases(obj: Any) {
    when (obj) {
        1 -> print("第一项")
        "hello" -> print("这个是字符串hello")
        is Long -> print("这是一个Long类型数据")
        !is String -> print("这不是String类型的数据")
        else -> print("else类似于Java中的default")
    }
}

像 if 一样，when 的每一个分支也可以是一个代码块，它的值是块中最后的表达式的值。

如果其他分支都不满足条件会到 else 分支（类似default）。

如果我们有很多分支需要用相同的方式处理，则可以把多个分支条件放在一起，用逗号分隔：

fun switch(x: Any) {
    when (x) {
        -1, 0 -> print("x == -1 or x == 0")
        1 -> print("x == 1")
        2 -> print("x == 2")
        else -> { // 注意这个块
            print("x is neither 1 nor 2")
        }
    }
}

我们可以用任意表达式（而不只是常量）作为分支条件

fun switch(x: Int) {
    val s = "123"
    when (x) {
        -1, 0 -> print("x == -1 or x == 0")
        1 -> print("x == 1")
        2 -> print("x == 2")
        8 -> print("x is 8")
        parseInt(s) -> println("x is 123")
        else -> { // 注意这个块
            print("x is neither 1 nor 2")
        }
    }
}

我们也可以检测一个值在 in 或者不在 !in 一个区间或者集合中：

val x = 1
val validNumbers = arrayOf(1, 2, 3)
when (x) {
    in 1..10 -> print("x is in the range")
    in validNumbers -> print("x is valid")
    !in 10..20 -> print("x is outside the range")
    else -> print("none of the above")
}

3.5.3 for循环

Kotlin的for循环跟现代的程序设计语言基本相同。

for 循环可以对任何提供迭代器（iterator）的对象进行遍历，语法如下:

for (item in collection) {
    print(item)
}

循环体可以是一个代码块。

for (i in intArray) {
    ...
}

代码示例

/**
 * For loop iterates through anything that provides an iterator.
 * See http://kotlinlang.org/docs/reference/control-flow.html#for-loops
 */
fun main(args: Array<String>) {
    for (arg in args)
        println(arg)
    // or
    println()
    for (i in args.indices)
        println(args[i])
}

如果你想要通过索引遍历一个数组或者一个 list，你可以这么做：

for (i in array.indices) {
    print(array[i])
}

或者你可以用库函数 withIndex：

for ((index, value) in array.withIndex()) {
    println("the element at $index is $value")
}

3.5.4 while循环

while 和 do .. while使用方式跟C、Java语言基本一致。

代码示例

package com.easy.kotlin
fun main(args: Array<String>) {
    var x = 10
    while (x > 0) {
        x--
        println(x)
    }
    var y = 10
    do {
        y = y + 1
        println(y)
    } while (y < 20) // y的作用域包含此处
}

3.5.5 break 和 continue

break和continue都是用来控制循环结构的，主要是用来停止循环（中断跳转）。

1.break

我们在写代码的时候，经常会遇到在某种条件出现的时候，就直接提前终止循环。而不是等到循环条件为false时才终止。这个时候，我们就可以使用break结束循环。break用于完全结束一个循环，直接跳出循环体，然后执行循环后面的语句。

问题场景：打印数字1~10，只要遇到偶数，就结束打印。

代码示例：

fun breakDemo_1() {
    for (i in 1..10) {
        println(i)
        if (i % 2 == 0) {
            break
        }
    } // break to here
}

测试代码：

@Test
fun testBreakDemo_1(){
    breakDemo_1()
}

输出：

1
2

2.continue

continue是只终止本轮循环，但是还会继续下一轮循环。可以简单理解为，直接在当前语句处中断，跳转到循环入口，执行下一轮循环。而break则是完全终止循环，跳转到循环出口。

问题场景：打印数字0~10，但是不打印偶数。

代码示例：

fun continueDemo() {
    for (i in 1..10) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue
        }
        println(i)
    }
}

测试代码

@Test
fun testContinueDemo() {
    continueDemo()
}

输出

3.5.6 return返回

在Java、C语言中，return语句使我们再常见不过的了。虽然在Scala，Groovy这样的语言中，函数的返回值可以不需要显示用return来指定，但是我们仍然认为，使用return的编码风格更加容易阅读理解。

在Kotlin中，除了表达式的值，有返回值的函数都要求显式使用return来返回其值。

代码示例

fun sum(a: Int,b: Int): Int{
    return a+b
}
fun max(a: Int, b: Int): Int { if (a > b) return a else return b}

我们在Kotlin中，可以直接使用=符号来直接返回一个函数的值。

代码示例

>>> fun sum(a: Int,b: Int) = a + b
>>> fun max(a: Int, b: Int) = if (a > b) a else b
>>> sum(1,10)
11
>>> max(1,2)
2
>>> val sum=fun(a:Int, b:Int) = a+b
>>> sum
(kotlin.Int, kotlin.Int) -> kotlin.Int
>>> sum(1,1)
2
>>> val sumf = fun(a:Int, b:Int) = {a+b}
>>> sumf
(kotlin.Int, kotlin.Int) -> () -> kotlin.Int
>>> sumf(1,1)
() -> kotlin.Int
>>> sumf(1,1).invoke()
2

上述代码示例中，我们可以看到，后面的函数体语句有没有大括号 {} 意思完全不同。加了大括号，意义就完全不一样了。我们再通过下面的代码示例清晰的看出：

>>> fun sumf(a:Int,b:Int) = {a+b}
>>> sumf(1,1)
() -> kotlin.Int
>>> sumf(1,1).invoke
error: function invocation 'invoke()' expected
sumf(1,1).invoke
          ^
>>> sumf(1,1).invoke()
2
>>> fun maxf(a:Int, b:Int) = {if(a>b) a else b}
>>> maxf(1,2)
() -> kotlin.Int
>>> maxf(1,2).invoke()
2

可以看出，sumf，maxf的返回值是函数类型：

() -> kotlin.Int
() -> kotlin.Int

这点跟Scala是不同的。在Scala中，带不带大括号{}，意思一样：

scala> def maxf(x:Int, y:Int) = { if(x>y) x else y }
maxf: (x: Int, y: Int)Int
scala> def maxv(x:Int, y:Int) = if(x>y) x else y
maxv: (x: Int, y: Int)Int
scala> maxf(1,2)
res4: Int = 2
scala> maxv(1,2)
res6: Int = 2

我们可以看出maxf: (x: Int, y: Int)Int跟maxv: (x: Int, y: Int)Int签名是一样的。在这里，Kotlin跟Scala在大括号的使用上，是完全不同的。

然后，调用方式是直接调用invoke()函数。通过REPL的编译错误提示信息，我们也可以看出，在Kotlin中，调用无参函数也是要加上括号()的。

kotlin 中 return 语句会从最近的函数或匿名函数中返回，但是在Lambda表达式中遇到return，则直接返回最近的外层函数。例如下面两个函数是不同的：

fun returnDemo_1() {
    println(" START " + ::returnDemo_1.name)
    val intArray = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
    intArray.forEach {
        if (it == 3) return
        println(it)
    }
    println(" END " + ::returnDemo_2.name)
}
//1
//2
fun returnDemo_2() {
    println(" START " + ::returnDemo_2.name)
    val intArray = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
    intArray.forEach(fun(a: Int) {
        if (a == 3) return
        println(a)
    })
    println(" END " + ::returnDemo_2.name)
}
//1
//2
//4
//5

returnDemo_1 在遇到 3 时会直接返回(有点类似循环体中的break行为)。最后输出

1
2

returnDemo_2 遇到 3 时会跳过它继续执行(有点类似循环体中的continue行为)。最后输出

在returnDemo_2 中，我们用一个匿名函数替代 lambda 表达式。匿名函数内部的 return 语句将从该匿名函数自身返回。

在Kotlin中，这是匿名函数和 lambda 表达式行为不一致的地方。当然，为了显式的指明 return 返回的地址，为此 kotlin 还提供了 @Label (标签) 来控制返回语句，且看下节分解。

3.5.7 标签（label）

在 Kotlin 中任何表达式都可以用标签（label）来标记。标签的格式为标识符后跟 @ 符号，例如：abc@、jarOfLove@ 都是有效的标签。我们可以用Label标签来控制 return、break 或 continue的跳转（jump）行为。

Kotlin 的函数是可以被嵌套的。它有函数字面量、局部函数等。有了标签限制的 return，我们就可以从外层函数返回了。例如，从 lambda 表达式中返回，returnDemo_2() 我们可以显示指定lambda 表达式中的return地址是其入口处。

代码示例：

fun returnDemo_3() {
    println(" START " + ::returnDemo_3.name)
    val intArray = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
    intArray.forEach here@ {
        if (it == 3) return@here // 指令跳转到 lambda 表达式标签 here@ 处。继续下一个it=4的遍历循环
        println(it)
    }
    println(" END " + ::returnDemo_3.name)
}
//1
//2
//4
//5

我们在 lambda 表达式开头处添加了标签here@ ，我们可以这么理解：该标签相当于是记录了Lambda表达式的指令执行入口地址，然后在表达式内部我们使用return@here 来跳转至Lambda表达式该地址处。

另外，我们也可以使用隐式标签更方便。该标签与接收该 lambda 的函数同名。

代码示例

fun returnDemo_4() {
    println(" START " + ::returnDemo_4.name)
    val intArray = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
    intArray.forEach {
        if (it == 3) return@forEach // 从 lambda 表达式 @forEach 中返回。
        println(it)
    }
    println(" END " + ::returnDemo_4.name)
}

接收该Lambda表达式的函数是forEach, 所以我们可以直接使用 return@forEach ，来跳转到此处执行下一轮循环。

通常当我们在循环体中使用break，是跳出最近外层的循环：

fun breakDemo_1() {
    println("---------------  breakDemo_1 ---------------")
    for (outer in 1..5) {
        println("outer=" + outer)
        for (inner in 1..10) {
            println("inner=" + inner)
            if (inner % 2 == 0) {
                break
            }
        }
    }
}

输出

---------------  breakDemo_1 ---------------
outer=1
inner=1
inner=2
outer=2
inner=1
inner=2
outer=3
inner=1
inner=2
outer=4
inner=1
inner=2
outer=5
inner=1
inner=2

当我们想直接跳转到外层for循环，这个时候我们就可以使用标签了。

代码示例

fun breakDemo_2() {
    println("---------------  breakDemo_2 ---------------")
    outer@ for (outer in 1..5)
        for (inner in 1..10) {
            println("inner=" + inner)
            println("outer=" + outer)
            if (inner % 2 == 0) {
                break@outer
            }
        }
}

输出

---------------  breakDemo_2 ---------------
inner=1
outer=1
inner=2
outer=1

有时候，为了代码可读性，我们可以用标签来显式地指出循环体的跳转地址，比如说在breakDemo_1()中，我们可以用标签来指明内层循环的跳转地址：

fun breakDemo_3() {
    println("---------------  breakDemo_3 ---------------")
    for (outer in 1..5)
        inner@ for (inner in 1..10) {
            println("inner=" + inner)
            println("outer=" + outer)
            if (inner % 2 == 0) {
                break@inner
            }
        }
}

3.5.8 throw表达式

在 Kotlin 中 throw 是表达式，它的类型是特殊类型 Nothing。该类型没有值。跟C、Java中的void 意思一样。

>>> Nothing::class
class java.lang.Void

我们在代码中，用 Nothing 来标记无返回的函数：

>>> fun fail(msg:String):Nothing{ throw IllegalArgumentException(msg) }
>>> fail("XXXX")
java.lang.IllegalArgumentException: XXXX
    at Line57.fail(Unknown Source)

另外，如果把一个throw表达式的值赋值给一个变量，需要显式声明类型为Nothing ，代码示例如下

>>> val ex = throw Exception("YYYYYYYY")
error: 'Nothing' property type needs to be specified explicitly
val ex = throw Exception("YYYYYYYY")
    ^
>>> val ex:Nothing = throw Exception("YYYYYYYY")
java.lang.Exception: YYYYYYYY

另外，因为ex变量是Nothing类型，没有任何值，所以无法当做参数传给函数：

>>> println(ex)
error: overload resolution ambiguity: 
@InlineOnly public inline fun println(message: Any?): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Boolean): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Byte): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Char): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: CharArray): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Double): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Float): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Int): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Long): Unit defined in kotlin.io
@InlineOnly public inline fun println(message: Short): Unit defined in kotlin.io
println(ex)
^
>>> ex
exception: org.jetbrains.kotlin.codegen.CompilationException: Back-end (JVM) Internal error: Unregistered script: class Line62
Cause: Unregistered script: class Line62
File being compiled and position: (1,1) in /line64.kts
PsiElement: ex
The root cause was thrown at: ScriptContext.java:86
...