プログラミング言語 C#

概要

C#は、Microsoftが.NETフレームワーク内で開発した現代的なマルチパラダイムプログラミング言語です。主にWindowsおよびWebアプリケーションのソフトウェア開発を目的としており、C#は強い型付け、命令型およびオブジェクト指向プログラミング（OOP）の特徴を機能型プログラミングの能力と組み合わせています。その可読性、柔軟性、堅牢な開発サポートにより、企業開発者やゲームプログラマーの間で特にUnityゲームエンジンと組み合わせて人気があります。

歴史的側面

創造

C#は2000年代初頭に、Anders Hejlsbergと彼のチームによってMicrosoftの.NETイニシアティブの一環として作成されました。この言語は、Microsoftエコシステムと良好に統合されるシンプルで現代的なオブジェクト指向プログラミング言語を提供することで生産性を向上させることを目的として設計されました。JavaやC++などの以前の言語の影響がその構造に見られます。

初期の開発

C#の初期バージョンは、アプリケーションを構築するための包括的なライブラリとツールのセットを開発者に提供することを目的とした.NETフレームワークと密接に関連していました。C#バージョン1.0は、2002年に.NETフレームワークと共に発表されました。その後、追加の機能や強化が実装され、C#はさまざまなバージョンを通じて大きく進化しました。

現在の状態と進化する機能

2016年に.NET Coreがリリースされ、C#はクロスプラットフォームとなり、その柔軟性が向上しました。その後のバージョン、特にC# 7.0以降では、タプル、パターンマッチング、非同期ストリームなどの機能が導入され、言語がさらに強化されました。現在、C#は現代のソフトウェア開発の最前線にあり、活気あるコミュニティと.NETエコシステムの継続的な更新によって支えられています。

構文の特徴

強い型付け

C#は静的型付けの言語であり、変数の型はコンパイル時に知られます。この特徴はパフォーマンスを向上させ、特定の種類のランタイムエラーを防ぎます。

int number = 10;
string text = "Hello, C#";

オブジェクト指向プログラミング

C#はOOPの概念を完全にサポートしており、開発者はクラスやオブジェクトを作成し、データをカプセル化し、継承やポリモーフィズムを使用できます。

class Animal {
    public void Speak() {
        Console.WriteLine("Animal speaks");
    }
}

class Dog : Animal {
    public void Speak() {
        Console.WriteLine("Dog barks");
    }
}

プロパティ

C#はプロパティの使用を許可しており、クラスデータのカプセル化を改善しつつ、値の取得と設定を容易にします。

class Person {
    private string name;

    public string Name {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }
}

デリゲートとイベント

C#は型安全な関数ポインタであるデリゲートと、イベント駆動プログラミングを実装するためのイベントをサポートしています。

public delegate void Notify();  // デリゲート

public class Process {
    public event Notify ProcessCompleted;  // イベント

    public void StartProcess() {
        // プロセスロジック
        ProcessCompleted?.Invoke();  // イベントを発生させる
    }
}

LINQ（言語統合クエリ）

C#はLINQを提供しており、コレクションを簡潔かつ読みやすい方法でクエリする強力な機能です。

var numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = from n in numbers where n % 2 == 0 select n;

非同期/待機

C#はasyncおよびawaitキーワードを使用して非同期プログラミングを簡素化し、I/Oバウンドタスクのパフォーマンスを向上させます。

public async Task<string> GetDataAsync() {
    using (var client = new HttpClient()) {
        return await client.GetStringAsync("http://example.com");
    }
}

拡張メソッド

拡張メソッドを使用すると、開発者は既存の型に新しいメソッドを「追加」することができ、ソースコードを変更することなく利用できます。

public static class MyExtensions {
    public static int WordCount(this string str) {
        return str.Split(' ').Length;
    }
}

Nullable型

C#はnullable値型をサポートしており、データが存在しない可能性を表現できます。

int? nullableInt = null;

タプル

C#はタプルを組み込みでサポートしており、複数の値をカプセル化できます。

var person = (Name: "John", Age: 30);
Console.WriteLine($"{person.Name} is {person.Age} years old.");

開発者ツールとランタイム

.NET SDK

.NET SDKはC#でアプリケーションを開発するためのコアツールセットです。CLR（共通言語ランタイム）、ライブラリ、およびC#コードを実行およびコンパイルするために必要なコンパイラが含まれています。

IDE

Visual StudioはC#開発のための主要なIDEであり、高度なデバッグ、IntelliSense、およびアプリケーションの構築と展開のための統一された環境を提供します。他の人気のある選択肢には、JetBrains RiderやVisual Studio Codeがあり、適切な拡張機能を使用することでC#開発に適応できます。

プロジェクトの構築

.NET CLIを使用してC#プロジェクトを構築するには、dotnet newコマンドを使用して新しいプロジェクトを作成し、dotnet buildでコードをコンパイルし、dotnet runでアプリケーションを実行します。コンソールアプリケーションを作成するプロセスは次のようになります。

dotnet new console -n MyConsoleApp
cd MyConsoleApp
dotnet run

C#の応用

C#は、以下のようなさまざまなアプリケーションで利用されています。

他の言語との比較

C#は他の言語と比較して強力な言語です。以下は、いくつかの顕著な類似点と相違点です。

ソースからソースへの翻訳のヒント

C#と他の言語間のコードを翻訳する際には、ソースからソースへのツール、一般にトランスパイラとして知られるものが役立つことがあります。たとえば、SharpKitのようなツールは、C#コードをWebアプリケーション用のJavaScriptに変換できます。一方、Bridge.NETはC#をJavaScriptまたはHTML5アプリケーションにコンパイルすることを可能にします。

より専門的なシナリオでは、C#をJavaやPythonなどの他の言語に変換するライブラリやツールが存在し、特定の言語機能やパラダイムに焦点を当てて効果的な変換プロセスを確保します。

たとえば、C#からPythonに翻訳する際には、開発者は型システムとメモリ管理の慣行を適応させる必要があります。Pythonの動的型付けとガベージコレクションの原則は、C#の静的型付けと管理されたランタイムとは異なるためです。

さまざまなコード翻訳を促進する既存のツールには、.NETアプリケーションをJavaに変換するためのCodePortingや、より広範な統合ソリューションのためのJitterbitがあります。各ツールにはそれぞれの強みがあり、選択はプロジェクトの具体的な要件と望ましい結果に依存します。