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C# for/foreach 循环（长文解析）

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前言

在编程的世界中，循环是解决问题的核心工具之一。无论是遍历数据、重复执行任务，还是构建复杂算法，循环都能帮助开发者高效地完成工作。在 C# 中，for 和 foreach 循环是最常用的两种循环结构。对于编程初学者而言，理解它们的语法、差异和使用场景至关重要；而中级开发者则可以通过深入学习它们的高级技巧，进一步提升代码的简洁性和性能。本文将从基础到进阶，结合实际案例，系统讲解 C# for/foreach 循环的用法与最佳实践。

基础语法：for 循环

1. 核心结构与执行逻辑

for 循环适用于已知循环次数的场景。其语法结构如下：

for (初始化表达式; 条件判断; 迭代表达式)  
{  
    // 循环体  
}
  • 初始化表达式：通常用于定义循环变量（如 int i = 0）。
  • 条件判断：每次循环前判断是否满足条件，若为 false，循环终止。
  • 迭代表达式：在每次循环结束后更新循环变量（如 i++）。

示例：遍历 0 到 4 的整数：

for (int i = 0; i < 5; i++)  
{  
    Console.WriteLine(i);  
}  
// 输出：0 1 2 3 4

2. 形象比喻：像按计划旅行

可以将 for 循环想象为一次有明确路线的旅行：

  • 初始化表达式 = 出发前准备行李；
  • 条件判断 = 检查是否到达终点；
  • 迭代表达式 = 每天前进固定距离。

foreach 循环：专为集合设计

1. 核心语法与适用场景

foreach 循环专门用于遍历 集合或数组，其语法简洁直观：

foreach (var element in collection)  
{  
    // 处理 element  
}
  • element：每次循环中代表集合中的一个元素。
  • collection：需要遍历的数组或实现了 IEnumerable 接口的集合（如 List<T>）。

示例：遍历字符串数组：

string[] fruits = { "Apple", "Banana", "Cherry" };  
foreach (string fruit in fruits)  
{  
    Console.WriteLine(fruit);  
}  
// 输出：Apple Banana Cherry

2. 形象比喻：跟着导游的旅行

foreach 循环就像跟随导游游览景点：

  • 导游（集合）：负责管理路线和元素顺序；
  • 游客（循环代码）：只需关注当前景点（元素），无需关心如何移动到下一个位置。

for 与 foreach 的核心差异

对比维度for 循环foreach 循环
适用场景已知循环次数或需要精确控制索引遍历集合或数组，无需索引
索引控制可直接访问索引（如 array[i]）无法直接获取索引，需通过额外变量实现
修改集合可能引发异常（如修改集合的大小）直接修改集合会抛出 InvalidOperationException
代码简洁性需手动管理变量，代码略显冗长语法简洁，适合快速遍历

进阶用法与技巧

1. 嵌套循环：构建多维结构

嵌套循环可以处理矩阵、表格等多维数据。例如，遍历一个二维数组：

int[,] matrix = {  
    { 1, 2 },  
    { 3, 4 },  
    { 5, 6 }  
};  
for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)  
{  
    for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)  
    {  
        Console.Write(matrix[i, j] + " ");  
    }  
    Console.WriteLine();  
}  
// 输出：1 2  
//       3 4  
//       5 6

2. 提前终止循环：break 与 continue

  • break：立即跳出整个循环；
  • continue：跳过当前迭代，进入下一次循环。
// 使用 break 示例  
for (int i = 0; i < 10; i++)  
{  
    if (i == 5) break;  
    Console.Write(i + " ");  
}  
// 输出：0 1 2 3 4

3. foreach 的局限性与解决方案

如果需要在 foreach 中获取元素的索引，可以通过以下方式实现：

string[] colors = { "Red", "Green", "Blue" };  
for (int index = 0; index < colors.Length; index++)  
{  
    Console.WriteLine($"索引 {index}: {colors[index]}");  
}  
// 或者使用 LINQ 的 Select 方法：  
foreach (var pair in colors.Select((value, index) => new { value, index }))  
{  
    Console.WriteLine($"索引 {pair.index}: {pair.value}");  
}

实际案例与性能对比

1. 案例 1：计算斐波那契数列

// 使用 for 循环计算前 10 项斐波那契数列  
int n = 10;  
int[] fibonacci = new int[n];  
fibonacci[0] = 0;  
fibonacci[1] = 1;  
for (int i = 2; i < n; i++)  
{  
    fibonacci[i] = fibonacci[i - 1] + fibonacci[i - 2];  
}  
foreach (int num in fibonacci)  
{  
    Console.Write(num + " ");  
}  
// 输出：0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

2. 案例 2：处理订单数据

假设有一个订单列表，需要筛选出总价超过 1000 元的订单：

List<Order> orders = GetOrders();  
foreach (Order order in orders)  
{  
    if (order.TotalPrice > 1000)  
    {  
        Console.WriteLine($"订单 {order.Id} 总价为 {order.TotalPrice:C}");  
    }  
}

3. 性能对比：for 与 foreach 的效率

  • for 循环：直接操作内存地址，通常更快，适合对性能要求高的场景；
  • foreach 循环：通过迭代器实现，开销略高，但代码更清晰，适合简单遍历。

测试代码示例：

int[] largeArray = new int[1000000];  
Stopwatch sw = new Stopwatch();  

// 测试 for 循环  
sw.Start();  
for (int i = 0; i < largeArray.Length; i++)  
{  
    // 空操作  
}  
sw.Stop();  
Console.WriteLine($"for 循环耗时：{sw.ElapsedMilliseconds} ms");  

// 测试 foreach 循环  
sw.Restart();  
foreach (var _ in largeArray)  
{  
    // 空操作  
}  
sw.Stop();  
Console.WriteLine($"foreach 循环耗时：{sw.ElapsedMilliseconds} ms");

（注：实际性能可能因环境而异，需结合具体场景选择。）

最佳实践与总结

1. 选择循环的黄金法则

  • 选 for：当需要精确控制索引、处理固定次数的任务，或对性能要求严格时；
  • 选 foreach：当只需遍历集合元素，且无需修改集合或索引时。

2. 避免常见陷阱

  • 修改集合：在 for 循环中修改集合（如删除元素）可能导致索引错误，需谨慎处理；
  • 迭代器失效：在 foreach 中直接修改集合会抛出异常，可考虑先复制为临时列表。

3. 结论

掌握 C# for/foreach 循环是成为高效 C# 开发者的必经之路。通过理解两者的语法差异、性能特点和适用场景，开发者可以编写出既清晰又高效的代码。无论是构建基础功能还是优化复杂逻辑，合理选择循环结构都能显著提升开发效率。

希望本文能帮助你更好地驾驭 C# 的循环工具，让代码在简洁与性能之间找到最佳平衡点！

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