C# 学习笔记（一）-- C# 语言和 .NET 框架

从今天开始，在这里记录重新学习 C# 的学习笔记。

导语

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之前曾经自学过一段时间的 C# ，也写过一些 WinForm 的小工具。个人认为 C# 是我所见过的用法最为优雅，使用起来最为舒服的语言，因此便对 C# 喜爱有加。但后来由于微软的固步自封，使得 C# 只能在 Windows 平台上发挥作用，而随后，开源跨平台成为历史发展的趋势。因此不得已只好放弃。

虽然有点晚，但是微软终于是迷途知返。首先出现了开源跨平台的 .NET Core 项目，近来听闻微软又打算将 .NET Core 和 .NET Framework 合二为一成为一个完全开源跨平台的 .NET 项目，即 .NET 5。因此决定重新再学习以下 C# 和 ASP.NET 平台，用它来主力开发 Web 项目。便决定将学习过程中的笔记和总结卸载这里。

本次学习使用的书籍是《C# 7.0 in a Nutshell》。在这篇文章写成之时，C# 8.0 其实已经面试很长时间了，但无奈市面上包含 C# 8.0 的书籍很少，好在 C# 8.0 和 7.0 之间的差异不是很大，因此便先使用这本书吧。

PS：我使用的是英文版，原因是我没有找到这本书的中文版资源。。。

写在前面

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说到 .NET 的学习，相信很多人应该听过著名的 Github 项目 developer-roadmap 和 AspNetCore-Developer-Roadmap，上面列出来了非常全面的 .NET 和 ASP.NET 的学习路线。以我目前的精力，应该是没有办法沿着路线一点一点走下去了。但是还在这里写一下，第一步的计划是学完 C# 语言和 ASP.NET 框架（这里当然指的是 Core ），以及一些基础的 Entry Framework 的知识。

好了，闲话不多说，马上进入正题吧。

C# 语言

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关于 C# 的定义，书中给出的第一句话是：

C# 是一门通用的，类型安全的，面向对象的变成语言。

这应该是一个盖棺性质的定论了。讲出了 C# 最想突出的特性，即通用型，类型安全和面向对象。 C# 语言的目标，或者说诞生的目的，是为了提高生产力。为了达到这个目的，C# 对以下三个方面进行了平衡：

• 简洁性
• 表达能力
• 性能

C# 的通用性

C# 被设计为一个平台无关的，也就是跨平台的语言。但是由于种种原因，其长期服务于 Windows 这一个平台。但现在可以借助 .NET Core 项目，让 C# 语言实现跨平台，可以支持 Windows，Linux，MacOS，iOS 和 Androis 这五大常用平台。

C# 的面向对象特性

C# 作为一个面向对象的语言，它有着丰富的功能来更好的支持面向对象特性。接下来我们主要从几个方面阐述以下 C# 语言的面向对象特性。

统一的类型系统

C# 拥有一个统一的类型系统，它表现在 C# 的所有类型，无论是原始类型还是用户自定义类型，都是继承同一个基础类型，即 object 类型。因此所有类型都具有某些相同的原始功能。

例如，所有的类型都具有 ToString() 这个方法，它将对象转换成对应的字符串。

类（ class ）和接口（ interface ）

C# 与 C++ 等语言不同的是，C# 语言的类不支持多继承，因此一个子类无法从多个基类中派生，也无法具有多个类的特性。但 C# 并非不能达成这个目的，而是采用一个更为优雅的方法，引入了接口。

在这里我们不详细的讲什么是接口，只是说明接口的基本信息。接口只声明函数而不定义函数的实体，类似于 C++ 中的纯虚函数，但是与类不同的是，接口只能够拥有这些“纯虚函数”，因此它不能实例化对象，而只能够被其他的类继承。一个类可以继承于多个接口。

比如，

• 人可以完成呼吸这个动作，这里呼吸就是一个接口，人这个类继承了呼吸这个接口，呼吸的方式是使用鼻子呼吸。鱼也有呼吸这个动作，因此他也继承了呼吸这个接口，呼吸的方式是用腮呼吸。
• 人有行进这个动作，而鱼没有，因此人继承了行进这个接口，而鱼没有继承。

属性（ property ），方法（ method ）和事件（ event ）

在大部分的面向对象编程语言中，所有的函数都是方法。但在 C# 中，函数也可以是属性和事件。

属性是封装了一个对象状态的函数成员，它通常用来表示和操作一个对象的字段。属性和类的一个字段有些类似，但有着本质的区别。我们使用属性时往往感觉像是在使用一个字段，但其实我们是在使用关联了相关字段的方法。

事件是函数成员，它简化了对对象更新的操作。

C# 的纯洁（ purity ）模式

C# 语言也具有一些函数式编程的特性。函数式编程的核心是避免使用值可以改变的变量。C# 主要通过匿名函数，本地函数和 Lambda 表达式支持这个特性。

关于函数式编程，它区别于我们一般理解的命令式编程，是一种编程思想。这里的函数其实不是我们编程中理解的函数，而换成数学中的函数更为贴切。数学中的函数主要描述两个变量直接的映射关系：

$$y=f(x)$$

命令式编程更注重于程序执行过程中的命令，或者说执行步骤，而函数式编程则着眼于不同变量之间的映射关系。

C# 的类型安全

类型安全指的是数据实例只能够按照定义好的方式相互作用。它保证了数据内部信息的完整性。C# 支持静态类型。这意味着这些数据的类型在编译阶段就被确定类，并且不可更改。因此许多关于类型的错误能够在编译阶段被发现。

C# 也可以通过 dynamic 关键字来支持动态类型，这个类型依然会在编译阶段被确定。

C# 是一个强类型的语言，这就是说你不能将一个 int 类型的变量传给一个参数是 string 类型的函数。

C# 的内存管理

C# 编译器会将一个垃圾回收器（ garbage collection ）作为程序的一部分一起运行。垃圾回收器会自动回收那些不再被需要的内存。一段内存被判定为不再被需要的标准时，这段内存没有被活跃的引用变量指向。

根据我的经验，内存不会被马上回收，而是由垃圾回收器选择时机进行回收。

公共语言运行时

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最后来简要介绍一下公共语言运行时（ Common Language Runtime or CLR ）。

公共语言运行时是 .NET 框架的基础。所有的 .NET 框架的语言都是在它的基础上运行的。因此 C# 语言在编译阶段不会被直接编译成机器语言，而是被编译器编译成一种中间语言（ Intermediate Language or IL）。

公共语言运行时在程序执行的时候加载中间语言 IL，然后在运行的时候采用即时（ Just in Time or JIT ）的方式将他们翻译成对应架构的机器语言，然后执行程序。