C#程序設計簡介

一、發展歷史

C#的主要作者是丹麥計算機科學家安德斯·海爾斯伯格（Anders Hejlsberg），他是該語言的首席設計師，同時也是Turbo Pascal（Pascal 語言編譯器）、Delphi（由 Borland（后被 Embarcadero 收購）開發的面向對象編程語言與集成開發環境（IDE））和TypeScript（由微軟開發的開源編程語言，JavaScript 的超級版）的創造者，以及.NET框架的創立者。??

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C#（讀作 “C Sharp”）是由微軟開發的面向對象編程語言，基于.NET 框架，旨在結合靈活性、性能和生產力。其發展歷程如下：

1. 起源與早期版本（2000-2005）

  • 2000 年：C# 1.0 隨.NET Framework 1.0 發布，設計靈感源自 C++、Java 和 Delphi，目標是簡化企業級開發。

  • 2005 年：C# 2.0 引入泛型、匿名方法、可空類型和迭代器，增強類型安全和代碼復用性。

2. 功能擴展（2007-2010）

  • 2007 年：C# 3.0 推出 Lambda 表達式、LINQ（語言集成查詢）、自動屬性和匿名類型，大幅提升數據查詢效率。

  • 2010 年：C# 4.0 支持動態類型（dynamic）、命名參數、可選參數和 COM 互操作性，增強靈活性。

3. 異步與并行編程（2012-2015）

  • 2012 年：C# 5.0 引入async/await異步編程模型，簡化異步操作的編寫。

  • 2015 年：C# 6.0 增加異常過濾器、字典初始化語法、空條件運算符（?.）和 nameof 表達式，提升代碼可讀性。

4. 現代特性與跨平臺（2017 - 至今）

  • 2017 年：C# 7.0 支持模式匹配、元組、局部函數和二進制字面量，增強代碼表達力。

  • 2019 年：C# 8.0 引入 nullable 引用類型、異步流、范圍運算符（..）和模式匹配增強，配合.NET Core 實現跨平臺開發。

  • 2020 年：C# 9.0 推出記錄類型（record）、頂級程序集、模式匹配改進和 init 只讀屬性。

  • 2022 年：C# 10.0 支持源生成器、文件范圍命名空間、集合表達式改進和原始字符串字面量。

  • 2023 年：C# 11.0 新增泛型數學、集合切片、原始字符串內插和required修飾符，持續優化開發體驗。

關鍵發展背景：

  • 隨著.NET 從 Windows 平臺擴展到.NET Core（2016）和統一的.NET（2020），C# 成為跨平臺開發（Windows、macOS、Linux）的核心語言。

  • 社區驅動的改進通過.NET 基金會持續推進，例如通過 RFC（Request for Comments）收集開發者反饋。

二、開發工具

C# 開發工具覆蓋從 IDE 到命令行，適配不同開發場景：

1. 集成開發環境（IDE）

Visual Studio

Visual Studio Code（VS Code）

JetBrains Rider

工具特點適用場景
Visual Studio微軟官方全功能 IDE，支持調試、代碼分析、UI 設計器，集成.NET 生態工具。企業級應用、Windows 桌面開發
Visual Studio Code（VS Code）輕量級跨平臺編輯器，通過 C# 擴展包支持智能提示、調試和代碼重構。跨平臺開發、快速原型設計
JetBrains Rider跨平臺 IDE，提供強大的代碼分析、重構工具和多語言支持（如 C#、Kotlin）。專業開發者、復雜項目

2. 命令行工具

  • .NET CLI：跨平臺命令行接口，用于創建項目、編譯代碼和管理依賴（如dotnet new、dotnet build）

  • MSBuild：微軟構建平臺，通過.csproj項目文件定義編譯流程，支持自動化構建和 CI/CD

3. 輔助工具

  • Resharper（VS 插件）：代碼分析、重構建議和代碼生成，提升開發效率。

  • NUnit/MSTest/xUnit：單元測試框架，支持自動化測試和斷言。

  • Fiddler/Postman：接口調試工具，適用于 C# 開發的 Web 服務測試。

三、基礎語法知識

初始化結構

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
?
namespace ConsoleApp2
{internal class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Hello World");}}
}

1. 變量與數據類型

C# 是強類型語言，變量必須先聲明后使用，且需指定類型或使用var隱式推斷。

1.1 值類型（Value Types）

直接存儲數據值，分配在棧內存中。常見值類型：

int age = 25; ? ? ? ? ? ? // 整數（32位）
double height = 1.75; ? ? // 雙精度浮點數
bool isStudent = true; ? ?// 布爾值
char grade = 'A'; ? ? ? ? // 字符（Unicode）
decimal salary = 5000.00m; // 高精度小數（金融計算）

特殊值類型：

  • 枚舉（enum）

    ：定義命名常量集合：

    enum Color { Red, Green, Blue }
Color favorite = Color.Blue;

  • 結構體（struct）

    ：輕量級數據結構，可包含字段和方法：

    struct Point {public int X;public int Y;public double Distance() => Math.Sqrt(X*X + Y*Y);
}

1.2 引用類型（Reference Types）

存儲對象引用，實際數據在堆內存中。常見引用類型：

string name = "Doubao"; ? // 字符串（不可變）
object obj = 42; ? ? ? ? ?// 基類型，可引用任何對象
int[] numbers = { 1, 2, 3 }; // 數組

動態類型（dynamic）：運行時確定類型（C# 4.0+）：

dynamic dynamicVar = "Hello";
dynamicVar = 123; ? ? ? ? // 合法，運行時綁定
1.3 可空類型（Nullable Types）

處理值類型可能為null的場景（值類型默認不可為null）：

int? nullableInt = null; ?// 可空int
if (nullableInt.HasValue) {Console.WriteLine(nullableInt.Value);
} else {Console.WriteLine("Value is null");
}
?
// 空合并運算符（??）
int result = nullableInt ?? 0; // 若nullableInt為null，賦值0

2. 控制流語句

用于控制程序執行流程，支持常見的條件和循環結構。

2.1 條件語句
// if-else
int score = 85;
if (score >= 90) {Console.WriteLine("優秀");
} else if (score >= 80) {Console.WriteLine("良好");
} else {Console.WriteLine("一般");
}
?
// switch（支持模式匹配，C# 7.0+）
var day = DayOfWeek.Monday;
switch (day) {case DayOfWeek.Saturday:case DayOfWeek.Sunday:Console.WriteLine("周末");break;default:Console.WriteLine("工作日");break;
}
?
// switch表達式（C# 8.0+）
string result = day switch {DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => "休息",_ => "工作"
};
2.2 循環語句
// for循環
for (int i = 0; i < 5; i++) {Console.WriteLine(i);
}// foreach循環（遍歷集合）
var names = new List<string> { "Alice", "Bob" };
foreach (var name in names) {Console.WriteLine(name);
}// while循環
int count = 0;
while (count < 3) {Console.WriteLine(count++);
}// do-while循環（至少執行一次）
do {Console.WriteLine("執行一次");
} while (false);

3. 方法與參數

方法是代碼復用的基本單元，支持多種參數傳遞方式。

3.1 方法定義與調用
// 方法定義（返回類型、方法名、參數列表）
int Add(int a, int b) {return a + b;
}// 調用方法
int sum = Add(3, 5); // sum = 8
3.2 參數傳遞方式
// 值傳遞（默認）
void Increment(int value) {value++; // 不影響原始值
}// 引用傳遞（ref關鍵字）
void Swap(ref int a, ref int b) {int temp = a;a = b;b = temp;
}
int x = 1, y = 2;
Swap(ref x, ref y); // x=2, y=1// 輸出參數（out關鍵字）
void SplitName(string fullName, out string firstName, out string lastName) {var parts = fullName.Split(' ');firstName = parts[0];lastName = parts.Length > 1 ? parts[1] : "";
}
SplitName("John Doe", out var first, out var last);
3.3 可選參數與命名參數（C# 4.0+）
// 可選參數（提供默認值）
void PrintInfo(string name, int age = 0) {Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}");
}
PrintInfo("Alice"); // Age默認0// 命名參數（調用時指定參數名）
PrintInfo(age: 30, name: "Bob");

4. 面向對象基礎

C# 是純面向對象語言，支持封裝、繼承和多態。

4.1 類與對象
// 類定義
class Person {// 字段（通常私有）private string _name;// 屬性（封裝字段）public string Name {get => _name;set => _name = value;}// 自動屬性（簡化寫法）public int Age { get; set; }// 構造函數public Person(string name, int age) {Name = name;Age = age;}// 方法public void SayHello() {Console.WriteLine($"Hello, I'm {Name}, {Age} years old.");}
}// 創建對象
var person = new Person("Charlie", 22);
person.SayHello(); // 輸出: Hello, I'm Charlie, 22 years old.
4.2 繼承與多態
// 基類
class Animal {public virtual void Speak() { // 虛方法，可被子類重寫Console.WriteLine("Animal speaks");}
}// 派生類
class Dog : Animal {public override void Speak() { // 重寫基類方法Console.WriteLine("Woof!");}
}// 多態調用
Animal animal = new Dog();
animal.Speak(); // 輸出: Woof!
4.3 接口（Interface）

定義行為契約，類可實現多個接口：

interface ICanSwim {void Swim();
}interface ICanFly {void Fly();
}class Duck : ICanSwim, ICanFly {public void Swim() => Console.WriteLine("Swimming...");public void Fly() => Console.WriteLine("Flying...");
}

5. 集合與數組

用于存儲和操作多個元素。

5.1 數組（Array）

固定長度，類型統一：

int[] numbers = new int[5]; // 聲明長度為5的整數數組
numbers[0] = 100;// 初始化器語法
string[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie" };// 多維數組
int[,] matrix = new int[3, 3];
5.2 泛型集合（推薦使用）

動態調整大小，類型安全：

// List<T>（動態數組）
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
list.Add(4);
foreach (var num in list) {Console.WriteLine(num);
}// Dictionary<TKey, TValue>（鍵值對）
var dict = new Dictionary<string, int> {["apple"] = 1,["banana"] = 2
};
Console.WriteLine(dict["apple"]); // 輸出: 1// HashSet<T>（不重復集合）
var uniqueNumbers = new HashSet<int> { 1, 2, 2 }; // 實際只有1, 2

6. 異常處理

使用try-catch-finally結構捕獲和處理運行時錯誤：

try {int result = 10 / 0; // 拋出DivideByZeroException
}
catch (DivideByZeroException ex) {Console.WriteLine("錯誤：除數不能為零");Console.WriteLine(ex.Message);
}
catch (Exception ex) {Console.WriteLine("未知錯誤：" + ex.Message);
}
finally {Console.WriteLine("無論是否出錯，都會執行此代碼");
}

自定義異常：

csharp

public class CustomException : Exception {public CustomException(string message) : base(message) { }
}

7. 命名空間與程序集

  • 命名空間（Namespace）：組織代碼，避免命名沖突：

    csharp

    namespace MyApp.Data {public class DatabaseConnection { /* ... */ }
}// 使用其他命名空間的類型
using MyApp.Data;
var conn = new DatabaseConnection();

  • 程序集（Assembly）：物理打包單元（.dll 或.exe），包含類型和資源。

8. 現代 C# 語法糖（C# 6.0+）

簡化代碼編寫：

// 字符串內插（C# 6.0+）
string name = "Doubao";
Console.WriteLine($"Hello, {name}!"); // 替代string.Format// 表達式體方法（C# 6.0+）
public string GetFullName() => $"{FirstName} {LastName}";// 空條件運算符（C# 6.0+）
string result = person?.Name?.ToUpper(); // 若person或Name為null，直接返回null// 模式匹配（C# 7.0+）
object obj = 42;
if (obj is int num) { // 類型模式匹配并賦值Console.WriteLine(num);
}// 元組（Tuple）（C# 7.0+）
(string First, string Last) GetName() => ("John", "Doe");
var (first, last) = GetName();

通過上述內容，你已了解 C# 的基礎語法結構。進一步學習可深入高級特性（如 LINQ、異步編程）或框架應用（如ASP.NET Core）。

四、c#代碼框架

C# 代碼框架通常指項目的組織結構和基礎代碼結構，它決定了代碼的可維護性、可擴展性和可測試性。以下是常見的 C# 代碼框架設計原則和示例：

1.解決方案（Solution）結構

一個完整的 C# 應用通常包含多個項目，按職責劃分：

plaintext

MySolution/
├── src/                   # 源代碼目錄
│   ├── MyApp.Domain/      # 領域模型（實體、值對象、領域服務）
│   ├── MyApp.Application/ # 應用服務（業務邏輯）
│   ├── MyApp.Infrastructure/ # 基礎設施（數據庫、文件系統等）
│   └── MyApp.WebApi/      # Web API 接口層
└── tests/                 # 測試項目├── MyApp.UnitTests/   # 單元測試└── MyApp.IntegrationTests/ # 集成測試
MySolution/
├── src/                   # 源代碼目錄
│   ├── MyApp.Domain/      # 領域模型（實體、值對象、領域服務）
│   ├── MyApp.Application/ # 應用服務（業務邏輯）
│   ├── MyApp.Infrastructure/ # 基礎設施（數據庫、文件系統等）
│   └── MyApp.WebApi/      # Web API 接口層
└── tests/                 # 測試項目├── MyApp.UnitTests/   # 單元測試└── MyApp.IntegrationTests/ # 集成測試

2.項目結構示例

以 ASP.NET Core Web API 項目 為例，典型的項目結構如下：

?
// MyApp.WebApi (ASP.NET Core Web API)
public class Program
{public static void Main(string[] args){CreateHostBuilder(args).Build().Run();}public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>Host.CreateDefaultBuilder(args).ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>{webBuilder.UseStartup<Startup>();});
}?public class Startup
{public void ConfigureServices(IServiceCollection services){// 注冊服務services.AddControllers();services.AddSwaggerGen();// 依賴注入配置services.AddScoped<IMyService, MyService>();services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(options =>options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));}public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env){// 配置中間件if (env.IsDevelopment()){app.UseDeveloperExceptionPage();app.UseSwagger();app.UseSwaggerUI();}app.UseRouting();app.UseEndpoints(endpoints =>{endpoints.MapControllers();});}
}

3.分層架構實現

1. 領域層（Domain）
// MyApp.Domain
public class Product // 實體
{public Guid Id { get; private set; }public string Name { get; private set; }public decimal Price { get; private set; }public Product(string name, decimal price){Id = Guid.NewGuid();Name = name;Price = price;}public void UpdatePrice(decimal newPrice){if (newPrice <= 0) throw new ArgumentException("價格必須大于0");Price = newPrice;}
}public interface IProductRepository // 倉儲接口
{Task<Product> GetByIdAsync(Guid id);Task AddAsync(Product product);Task UpdateAsync(Product product);
}
2. 應用層（Application）
// MyApp.Application
public class ProductService : IProductService // 應用服務
{private readonly IProductRepository _repository;public ProductService(IProductRepository repository){_repository = repository;}public async Task<ProductDto> GetProductAsync(Guid id){var product = await _repository.GetByIdAsync(id);if (product == null) throw new NotFoundException("產品不存在");return new ProductDto // 映射到DTO{Id = product.Id,Name = product.Name,Price = product.Price};}public async Task UpdateProductPriceAsync(Guid id, decimal newPrice){var product = await _repository.GetByIdAsync(id);product.UpdatePrice(newPrice);await _repository.UpdateAsync(product);}
}public class ProductDto // 數據傳輸對象
{public Guid Id { get; set; }public string Name { get; set; }public decimal Price { get; set; }
}
3. 基礎設施層（Infrastructure）
// MyApp.Infrastructure
public class EfCoreProductRepository : IProductRepository // EF Core 實現
{private readonly ApplicationDbContext _context;public EfCoreProductRepository(ApplicationDbContext context){_context = context;}public async Task<Product> GetByIdAsync(Guid id){return await _context.Products.FindAsync(id);}public async Task AddAsync(Product product){await _context.Products.AddAsync(product);await _context.SaveChangesAsync();}public async Task UpdateAsync(Product product){_context.Products.Update(product);await _context.SaveChangesAsync();}
}public class ApplicationDbContext : DbContext // 數據庫上下文
{public DbSet<Product> Products { get; set; }public ApplicationDbContext(DbContextOptions<ApplicationDbContext> options): base(options){}
}
4. 接口層（Web API）
// MyApp.WebApi
[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class ProductsController : ControllerBase
{private readonly IProductService _service;public ProductsController(IProductService service){_service = service;}[HttpGet("{id}")]public async Task<ActionResult<ProductDto>> GetProduct(Guid id){var product = await _service.GetProductAsync(id);return Ok(product);}[HttpPut("{id}/price")]public async Task<IActionResult> UpdateProductPrice(Guid id, [FromBody] decimal newPrice){await _service.UpdateProductPriceAsync(id, newPrice);return NoContent();}
}

4.常用框架組件

  1. 依賴注入（DI）

    // 注冊服務
services.AddSingleton<IMySingletonService, MySingletonService>();
services.AddScoped<IMyScopedService, MyScopedService>();
services.AddTransient<IMyTransientService, MyTransientService>();

  2. 配置管理

    // appsettings.json
{"ConnectionStrings": {"DefaultConnection": "Server=(localdb)\\mssqllocaldb;Database=MyDb"},"AppSettings": {"Timeout": 3000}
}// 讀取配置
var timeout = Configuration.GetValue<int>("AppSettings:Timeout");

  3. 日志記錄

    private readonly ILogger<MyService> _logger;public MyService(ILogger<MyService> logger)
{_logger = logger;
}public void DoWork()
{_logger.LogInformation("工作開始");try{// 業務邏輯}catch (Exception ex){_logger.LogError(ex, "工作失敗");throw;}
}

  4. 異步編程

    public async Task<IEnumerable<Product>> GetProductsAsync()
{return await _context.Products.AsNoTracking().ToListAsync();
}

5.測試框架

// MyApp.UnitTests (xUnit + Moq)
public class ProductServiceTests
{private readonly Mock<IProductRepository> _mockRepository;private readonly ProductService _service;public ProductServiceTests(){_mockRepository = new Mock<IProductRepository>();_service = new ProductService(_mockRepository.Object);}[Fact]public async Task GetProductAsync_ShouldReturnProduct(){// Arrangevar productId = Guid.NewGuid();var mockProduct = new Product("測試產品", 9.99m) { Id = productId };_mockRepository.Setup(r => r.GetByIdAsync(productId)).ReturnsAsync(mockProduct);// Actvar result = await _service.GetProductAsync(productId);// AssertAssert.NotNull(result);Assert.Equal(productId, result.Id);Assert.Equal("測試產品", result.Name);}
}

6.推薦的框架和庫

  1. Web 開發

    • ASP.NET Core

    • Minimal APIs

    • Blazor (前端框架)

  2. 數據訪問

    • Entity Framework Core

    • Dapper

    • MongoDB.Driver

  3. 測試

    • xUnit/NUnit/MSTest

    • Moq

    • FluentAssertions

  4. 工具

    • AutoMapper (對象映射)

    • MediatR (CQRS 模式)

    • Serilog (日志)

    • Polly (彈性和瞬態故障處理)

步編程）或框架應用（如ASP.NET Core）。

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事件定義 創建一個自定義事件類 UserLoginEvent&#xff0c;繼承 ApplicationEvent&#xff0c;用于攜帶用戶登錄信息&#xff1a; import org.springframework.context.ApplicationEvent;public class UserLoginEvent extends ApplicationEvent { //關鍵點1&#xff1a;ext…
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“開源雙軌架構+40億參數擴散Transformer——ComfyUI-OmniGen2本地部署教程：重塑多模態生成的效率邊界！

“開源雙軌架構+40億參數擴散Transformer——ComfyUI-OmniGen2本地部署教程：重塑多模態生成的效率邊界！

一、簡介 OmniGen2 是由北京智源研究院最新推出的一個強大、高效的開源多模態生成模型。與 OmniGen v1 不同&#xff0c;OmniGen2 具有兩種不同的文本和圖像模態解碼路徑&#xff0c;利用非共享參數和解耦的圖像分詞器。OmniGen2 在四個主要功能方面具有競爭力的性能&#xff…
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Java的SpringAI+Deepseek大模型實戰之會話記憶

Java的SpringAI+Deepseek大模型實戰之會話記憶

文章目錄 背景項目環境實現步驟第一步、定義會話存儲方式方式一、定義記憶存儲ChatMemory方式二、注入記憶存儲ChatMemory 第二步、配置會話記憶方式一、老版本實現方式二、新版本實現 第三步、存儲會話信息 異常處理1、InMemoryChatMemory 無法解析 背景 前兩期【環境搭建】和…
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RDS MySQL vs. Aurora MySQL：高需求工作負載的終極遷移指南

RDS MySQL vs. Aurora MySQL：高需求工作負載的終極遷移指南

在 AWS 上&#xff0c;開發團隊最常見且關鍵的決策之一就是選擇合適的關系型數據庫。通常&#xff0c;討論會從 RDS for MySQL 這個可靠且熟悉的“老黃牛”開始。但很快&#xff0c;就會有人提到一個更強大、更云原生的選項&#xff1a;Aurora MySQL。 也許&#xff0c;就像最…
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使用倉頡編程語言是一種怎樣的體驗？

使用倉頡編程語言是一種怎樣的體驗？

2024年6月21日下午&#xff0c;華為終端BG軟件部總裁龔體先生在華為開發者大會主題演講《鴻蒙原生應用&#xff0c;全新出發&#xff01;》中向全球開發者介紹了華為自研倉頡編程語言&#xff0c;并發布了HarmonyOS NEXT倉頡語言開發者預覽版。這是華為首次公開倉頡編程語言。 …
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