编程语言 C#

概述

C# 是一种现代的多范式编程语言，由微软在其 .NET 框架内开发。C# 主要针对 Windows 和 Web 应用程序的软件开发，结合了强类型、命令式和面向对象编程（OOP）特性以及函数式编程能力。由于其可读性、灵活性和强大的开发支持，C# 在企业开发者和游戏程序员中广受欢迎，尤其是在与 Unity 游戏引擎结合使用时。

历史方面

创建

C# 是由 Anders Hejlsberg 和他的微软团队在 2000 年代初期创建的，作为 .NET 计划的一部分。该语言旨在通过提供一种简单、现代的面向对象编程语言来提高生产力，并与微软生态系统良好集成。其结构中明显受到 Java 和 C++ 等先前语言的影响。

早期发展

C# 的初始版本与 .NET 框架密切相关，旨在为开发者提供一整套构建应用程序的库和工具。C# 1.0 版本于 2002 年与 .NET 框架一起发布。多年来，随着 C# 通过各种迭代显著演变，增加了更多功能和增强。

当前状态和演变特性

2016 年 .NET Core 的发布标志着一个重要的里程碑，使 C# 实现了跨平台，增加了其灵活性。随后的版本，包括 C# 7.0 及更高版本，引入了元组、模式匹配和异步流等功能，进一步增强了语言的能力。如今，C# 处于现代软件开发的前沿，得到了充满活力的社区支持和 .NET 生态系统的持续更新。

语法特性

强类型

C# 是一种静态类型语言，这意味着变量类型在编译时已知。此特性提高了性能并防止某些类型的运行时错误。

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

面向对象编程

C# 完全支持 OOP 概念，允许开发者创建类和对象，封装数据，并使用继承和多态。

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

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

属性

C# 允许使用属性，从而更好地封装类数据，同时保持对获取和设置值的简单访问。

class Person {
    private string name;

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

委托和事件

C# 支持委托，这是一种类型安全的函数指针，以及用于实现事件驱动编程的事件。

public delegate void Notify();  // 委托

public class Process {
    public event Notify ProcessCompleted;  // 事件

    public void StartProcess() {
        // 处理逻辑
        ProcessCompleted?.Invoke();  // 触发事件
    }
}

LINQ（语言集成查询）

C# 提供 LINQ，这是一种强大的特性，允许以简洁和可读的方式查询集合。

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

异步/等待

C# 使用 async 和 await 关键字简化异步编程，提高 I/O 绑定任务的性能。

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

扩展方法

扩展方法允许开发者“添加”新方法到现有类型，而无需修改其源代码。

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

可空类型

C# 支持可空值类型，允许表示可能缺失的数据。

int? nullableInt = null;

元组

C# 提供对元组的内置支持，允许封装多个值。

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

开发工具和运行时

.NET SDK

.NET SDK 是开发 C# 应用程序的核心工具集。它包括运行 C# 代码所需的 CLR（公共语言运行时）、库和编译器。

IDE

Visual Studio 是 C# 开发的首选 IDE，提供高级调试、智能感知和统一的应用程序构建与部署环境。其他流行的选择包括 JetBrains Rider 和 Visual Studio Code，后者在适当的扩展下可以适应 C# 开发。

构建项目

要使用 .NET CLI 构建 C# 项目，可以使用 dotnet new 命令创建新项目，使用 dotnet build 编译代码，使用 dotnet run 执行应用程序。创建控制台应用程序的过程如下所示：

dotnet new console -n MyConsoleApp
cd MyConsoleApp
dotnet run

C# 的应用

C# 被广泛应用于各种应用程序，包括：

• 企业应用
• 使用 ASP.NET 的 Web 应用
• 使用 Unity 的游戏开发
• 使用 Xamarin 的移动应用
• 使用 Azure 的云应用

与其他语言的比较

与其他语言相比，C# 是一种强大的语言。以下是一些显著的相似点和差异：

• Java：两者都是面向对象的静态类型语言，语法相似，但 C# 原生支持属性、事件和委托，而 Java 中没有这些特性。
• C++：C# 通过垃圾回收简化了内存管理，而 C++ 需要手动管理内存。
• Python：C# 是静态类型和编译的，而 Python 是动态类型和解释的，导致不同的性能特征。
• JavaScript：C# 旨在用于应用程序开发，而 JavaScript 主要用于 Web 开发，侧重于客户端脚本。
• Go：C# 提供更广泛的标准库，而 Go 强调简单性和并发，像 goroutines，C# 则通过 async/await 处理。

源到源翻译提示

在 C# 和其他语言之间翻译代码通常可以通过源到源工具（通常称为转译器）来简化。例如，像 SharpKit 这样的工具可以将 C# 代码转换为 JavaScript 以用于 Web 应用，而 Bridge.NET 允许将 C# 编译为 JavaScript 或 HTML5 应用。

在更专业的场景中，存在将 C# 转换为其他语言（如 Java 或 Python）的库和工具，通常专注于特定语言特性和范式，以确保有效的转换过程。

例如，在将 C# 转换为 Python 时，开发者应注意调整类型系统和内存管理实践，因为 Python 的动态类型和垃圾回收原则与 C# 的静态类型和托管运行时不同。

现有的工具包括 CodePorting，用于将 .NET 应用程序转换为 Java，以及 Jitterbit，用于更广泛的集成解决方案。每个工具都有其优点，选择取决于项目的具体情况和期望结果。