C scharf (Programmiersprache)

Der richtige Titel dieses Artikels ist C#. Die Substitution der # ist auf technische Beschränkungen zurückzuführen.
C#
C Sharp wordmark.svg
Paradigma Multi-Paradigma: strukturiert, Imperativ, objektorientierter, ereignisgesteuert, aufgabenbetrieben, funktional, generisch, reflektierend, gleichzeitig
Familie C
Entworfen von Anders Hejlsberg (Microsoft)
Entwickler MADS TORGERSEN (Microsoft)
Erstmals erschienen 2000; Vor 22 Jahren[1]
Stabile Version
10.0[2] Edit this on Wikidata / 8. November 2021; vor 8 Monaten
Vorschau -Version
11[3] Edit this on Wikidata / 22. Februar 2022; vor 5 Monaten
Disziplin tippen Statisch, dynamisch,[4] stark, sicher, Nominativ, teilweise abgeleitet
Plattform Gemeinsame Sprachinfrastruktur
Lizenz
Dateiname -Erweiterungen .cs, .csx
Webseite Dokumente.Microsoft.com/en-us/Punkt net/csharp/
Haupt Implementierungen
Visuell c#, .NETZ, .NET Framework (abgesetzt), Mono, Dotgnu (eingestellt), Universelle Windows -Plattform
Dialekte
Cω, Polyphonische C#, Verbessert C#
Beeinflusst von
C ++,[7] Cω, Eiffel, F#,[a] Haskell, Symbol, J#, J ++, Java,[7] Ml, Modula-3, Objekt Pascal,[8] VB
Beeinflusst
Kapelle,[9] Clojure,[10] Kristall,[11] D, J#, Pfeil,[12] F#, Hacken, Java,[13][14] Kotlin, Nemerle, Oxygen, Rost, Schnell,[15] Vala, Typoskript
  • C scharfe Programmierung bei Wikibooks

C# (/si ʃːrp/ Siehe scharf)[b] ist ein Allzweck, Multi-Paradigm-Programmiersprache. C# umfasst statische Typisierung, Starke Typisierung, lexikalisch abgebildet, Imperativ, deklarativ, funktional, generisch, objektorientierter (Klasse-basierend) und Komponentenorientiert Programmierdisziplinen.[16]

Die C# -Programmiersprache wurde von entworfen von Anders Hejlsberg aus Microsoft im Jahr 2000 und wurde später als als genehmigt internationaler Standard durch ECMA (ECMA-334) im Jahr 2002 und ISO/IEC (ISO/IEC 23270) im Jahr 2003. Microsoft stellte C# zusammen mit .NET Framework und Visual Studiobeide waren geschlossene Source. Zu dieser Zeit hatte Microsoft keine Open-Source-Produkte. Vier Jahre später, im Jahr 2004, a frei und offen Projekt genannt Mono begann, eine Bereitstellung eines plattformübergreifend Compiler und Laufzeitumgebung Für die C# Programmiersprache. Ein Jahrzehnt später hat Microsoft veröffentlicht Visual Studio -Code (Code -Editor), Roslyn (Compiler) und die einheitliche .net -Plattform (Software-Framework), die alle C# unterstützen und frei, offen und plattformübergreifend sind. Mono kam auch zu Microsoft, wurde aber nicht zu .NET zusammengeführt.

Ab Juli 2022, Die neueste stabile Version der Sprache ist C# 10.0, die 2021 in .NET 6.0 veröffentlicht wurde.[17][18]

Designziele

Der ECMA -Standard listet diese Designziele für C#auf:[16]

Geschichte

Während der Entwicklung der .NET Framework, das Klassenbibliotheken wurden ursprünglich mit a geschrieben verwalteter Code Compiler -System genannt "Simple Managed C" (SMC).[20][21] Im Januar 1999, Anders Hejlsberg bildete ein Team, um zu dieser Zeit eine neue Sprache namens Cool zu bauen, für die stand "C-like Objektorientierte Sprache ".[22] Microsoft hatte darüber nachgedacht, den Namen "cool" als endgültigen Namen der Sprache zu halten, dies jedoch aus Markengründen nicht zu tun. Bis zum Zeitpunkt des .NET -Projekts im Juli 2000 öffentlich angekündigt wurde Professionelle Entwicklerkonferenz, Die Sprache war in C#und in den Klassenbibliotheken umbenannt worden und ASP.NET Die Laufzeit war auf C#portiert worden.

Hejlsberg ist der Hauptdesigner und leitender Architekt von C#bei Microsoft und war zuvor am Design von beteiligt Turbo Pascal, Embarcadero Delphi (ehemals Codehear Delphi, Inprise Delphi und Borland Delphi) und Visuell j ++. In Interviews und technischen Papieren hat er diese Fehler erklärt[23] In den meisten wichtigen Programmiersprachen (z. C ++, Java, Delphi, und Smalltalk) Die Grundlagen der Grundlagen der Gemeinsame Sprachlaufzeit (CLR), was wiederum das Design der C# -Sprache selbst fuhr.

James Gosling, wer schuf das Java Programmiersprache im Jahr 1994 und Bill Joyein Mitbegründer von Sun Microsystems, der Urheber von Java, C# eine "Nachahmung" von Java; Gosling sagte weiter, dass "[C#] eine Art Java mit Zuverlässigkeit, Produktivität und Sicherheitslöschung ist".[24][25] Klaus Kreft und Angelika Langer (Autoren eines C ++ - Streams -Buches) erklärten in einem Blog -Beitrag, dass "Java und C# fast identische Programmiersprachen sind. Langweilige Wiederholung, die keine Innovation hat"[26] "Kaum jemand wird behaupten, dass Java oder C# revolutionäre Programmiersprachen sind, die die Art und Weise, wie wir Programme schreiben Boxen Und das Unboxing werden wir in Java eine sehr ähnliche Funktion haben. "[27] Im Juli 2000 sagte Hejlsberg, C# sei "kein Java -Klon" und "C ++ viel näher" in seinem Design.[28]

Seit der Veröffentlichung von C# 2.0 im November 2005 haben sich die C #- und Java -Sprachen auf zunehmend unterschiedlichen Trajektorien entwickelt und sind zwei ganz unterschiedliche Sprachen. Eine der ersten großen Abflüsse kam mit der Hinzufügung von Generika zu beiden Sprachen mit sehr unterschiedlichen Implementierungen. C# benutzt von Verdinglichung "Erstklasse" generische Objekte bereitzustellen, die wie jede andere Klasse verwendet werden können, mit Codegenerierung bei der Klassenlastzeit durchgeführt.[29] Darüber hinaus hat C# mehrere wichtige Funktionen hinzugefügt, um die Programmierung im funktionalen Stil zu berücksichtigen, die in der Gipfeln in der Linq Verlängerungen mit C# 3.0 und seinem unterstützenden Rahmen von Lambda -Ausdrücke, Verlängerungsmethoden, und Anonyme Typen.[30] Diese Funktionen ermöglichen C# -Programmierern die Verwendung funktionaler Programmierechniken wie z. Schließungen, wenn es für ihre Anwendung vorteilhaft ist. Die LINQ -Erweiterungen und die funktionellen Importe helfen Entwicklern, die Menge an zu reduzieren Boilerplate -Code Dies ist in allgemeinen Aufgaben wie Abfrage einer Datenbank, der Parsen einer XML -Datei oder der Suche nach einer Datenstruktur enthalten, wodurch der Schwerpunkt auf die tatsächliche Programmlogik verschoben wird, um die Lesbarkeit und Wartbarkeit zu verbessern.[31]

C# hatte früher a Maskottchen nannte Andy (benannt nach Anders Hejlsberg). Es wurde am 29. Januar 2004 im Ruhestand gegangen.[32]

C# wurde ursprünglich dem ISO/IEC JTC 1 -Unterausschuss eingereicht SC 22 zur Durchsicht,[33] Unter ISO/IEC 23270: 2003,[34] wurde zurückgezogen und dann unter ISO/IEC 23270: 2006 zugelassen.[35] Der 23270: 2006 wird unter 23270: 2018 zurückgezogen und mit dieser Version genehmigt.[36]

Name

Microsoft verwendete erstmals 1988 den Namen C# für eine Variante der C -Sprache, die für die inkrementelle Kompilierung ausgelegt ist.[37] Dieses Projekt wurde nicht abgeschlossen, aber der Name lebt weiter.

C-Sharp Musical Note

Der Name "C Sharp" wurde von der musikalischen Notation inspiriert, bei der a scharfes Symbol Zeigt an, dass die schriftliche Notiz a gemacht werden sollte a Semiton höher in Tonhöhe.[38] Dies ähnelt dem Sprachnamen von C ++, wobei "++" angibt, dass eine Variable nach der Bewertung durch 1 erhöht werden sollte. Das scharfe Symbol ähnelt auch a Ligatur von vier "+" -Symbolen (in einem Zwei-mal-zwei-Raster), was dazu führt, dass die Sprache ein Inkrement von C ++ ist.[39]

Aufgrund technischer Einschränkungen der Anzeige (Standardschriften, Browser usw.) und der Tatsache, dass das scharfe Symbol ( U+266f ♯ Musik scharfes Zeichen (&Scharf;)) ist am meisten nicht vorhanden Tastaturlayouts, das Nummernschild ( U+0023 # NUMMERNSCHILD (& num;)) wurde ausgewählt, um das scharfe Symbol im geschriebenen Namen der Programmiersprache zu approximieren.[40] Diese Konvention spiegelt sich in der Sprachspezifikation von ECMA-334 C# wider.[16]

Das "scharfe" Suffix wurde von einer Reihe anderer .net -Sprachen verwendet, die Varianten vorhandener Sprachen sind, einschließlich J# (Eine .NET -Sprache, die auch von Microsoft entworfen wurde und von Java 1.1 abgeleitet ist), EIN# (aus Ada), und die Funktionelle Programmierung Sprache F#.[41] Die ursprüngliche Implementierung von Eiffel für .net wurde Eiffel#genannt,[42] Ein Name war seit dem vollständigen Ruhestand Eiffel Die Sprache wird jetzt unterstützt. Das Suffix wurde auch für verwendet Bibliotheken, wie zum Beispiel Gtk# (ein Netz Verpackung zum Gtk und andere Gnom Bibliotheken) und Kakao# (eine Wrapper für Kakao).

Versionen

Ausführung Sprachspezifikation Datum .NETZ Visual Studio
ECMA ISO/IEC Microsoft
C# 1.0 Dezember 2002 April 2003 Januar 2002 Januar 2002 .NET Framework 1.0 Visual Studio .net 2002
C# 1.1
C# 1.2		 Oktober 2003 April 2003
Visual Studio .net 2003
C# 2.0[43] Juni 2006 September 2006 September 2005[c] November 2005
Visual Studio 2005
Visual Studio 2008
C# 3.0[44] Keiner August 2007 November 2007
Visual Studio 2008
C# 4.0[46] April 2010 April 2010
Visual Studio 2010
C# 5.0[47] Dezember 2017 Dezember 2018 Juni 2013 August 2012
Visual Studio 2012
Visual Studio 2013
C# 6.0[48] Keiner Entwurf Juli 2015
Visual Studio 2015
C# 7.0[49][50] Spezifikationsvorschlag März 2017
Visual Studio 2017 Version 15.0
C# 7.1[51] Spezifikationsvorschlag August 2017
  • .NET CORE 2.0
 Visual Studio 2017 Version 15.3[52]
C# 7.2[53] Spezifikationsvorschlag November 2017 Visual Studio 2017 Version 15.5[54]
C# 7.3[55] Spezifikationsvorschlag Mai 2018
Visual Studio 2017 Version 15.7[54]
C# 8.0[56] Spezifikationsvorschlag September 2019
  • .NET CORE 3.0
  • .NET CORE 3.1
 Visual Studio 2019 Version 16.3[57]
C# 9.0[58] Spezifikationsvorschlag November 2020
  • .Net 5.0
 Visual Studio 2019 Version 16.8[57]
C# 10.0[59] Spezifikationsvorschlag November 2021
  • .Net 6.0
  • .Net 6.0.1
 Visual Studio 2022 Version 17.0[60]

Syntax

Hauptartikel: C# Syntax
Siehe auch: Syntax (Programmiersprachen)

Die Kernsyntax der C#-Sprache ähnelt der anderer Sprachen im C-Stil wie C, C ++ und Java, insbesondere:

Unterscheidungsmerkmale

Siehe auch: Vergleich von C# und Java

Einige bemerkenswerte Merkmale von C#, die es von C, C ++ und Java unterscheiden, sind:

Portabilität

C# ist die Programmiersprache, die die zugrunde liegenden am direkten widerspiegelt Gemeinsame Sprachinfrastruktur(CLI).[61] Die meisten seiner intrinsischen Typen entsprechen den vom CLI-Framework implementierten Werttypen. In der Sprachspezifikation wird jedoch nicht die Anforderungen der Codegenerierung des Compiler angegeben: Das heißt nicht, dass ein C# Compiler auf eine gemeinsame Sprachlaufzeit abzielen oder generieren muss Gemeinsame Zwischensprache (CIL) oder ein anderes spezifisches Format erzeugen. Theoretisch kann ein C# Compiler Maschinencode wie herkömmliche Compiler von C ++ oder generieren Forran.

Typisierung

C# unterstützt stark, implizit getippte variable Erklärungen mit dem Schlüsselwort varund implizit Arrays mit dem Schlüsselwort implizit getippt Neu[] gefolgt von einem Sammelinitialisierer.

C# unterstützt einen strengen Boolean Datentyp, bool. Aussagen, die Bedingungen annehmen, z. während und wennerfordern einen Ausdruck eines Typs, der das implementiert Stimmt Bediener wie der Boolesche Typ. Während C ++ auch einen booleschen Typ hat, kann es frei zu und von Ganzzahlen und Ausdrücken wie z. wenn ein) nur das benötigen a ist umwandelbar zu bool, erlaubt a ein int sein oder ein Zeiger. C# macht diesen Ansatz "Ganzzahl bedeuten wahr oder falsch" und ist mit der Begründung, dass Programmierer dazu gezwungen werden, Ausdrücke zu verwenden, die genau zurückkehren bool kann bestimmte Arten von Programmierfehlern verhindern, z. if (a = b) (Verwendung der Zuordnung = anstelle von Gleichheit ==).

C# ist mehr Geben Sie sicher als C ++. Das einzige implizite Konvertierungen Standardmäßig gelten diejenigen, die als sicher angesehen werden, z. B. die Erweiterung der Ganzzahlen. Dies wird bei Compiles-Time während der Zeit erzwungen, während Jitund in einigen Fällen zur Laufzeit. Es treten weder zwischen Booleschen und Ganzzahlen oder zwischen Aufzählungsmitgliedern und Ganzzahlen (mit Ausnahme von Literal 0, die implizit in einen aufzähligen Typ umgewandelt werden können). Jede benutzerdefinierte Konvertierung muss im Gegensatz zu C ++ explizit als explizit oder implizit gekennzeichnet sein Konstruktoren kopieren und Conversion -Operatoren, die beide standardmäßig implizit sind.

C# hat explizite Unterstützung für Kovarianz und Kontravarianz Bei generischen Typen, im Gegensatz zu C ++, was ein gewisses Maß an Kontravarianz durch die Semantik von Rückgabetypen bei virtuellen Methoden bietet.

Aufzählung Mitglieder werden in ihren eigenen platziert Umfang.

Die C# -Sprache erlaubt keine globalen Variablen oder Funktionen. Alle Methoden und Mitglieder müssen innerhalb der Klassen deklariert werden. Statische Mitglieder öffentlicher Klassen können globale Variablen und Funktionen ersetzen.

Lokale Variablen können nicht Schatten Variablen des einschließenden Blocks, im Gegensatz zu C und C ++.

Metaprogrammierung

Metaprogrammierung kann auf verschiedene Arten erreicht werden:

  • Betrachtung wird durch .NET -APIs unterstützt, die Szenarien wie Typ -Metadaten -Inspektion und Dynamikmethode -Aufruf ermöglichen.
  • Ausdruck von Bäumen[62] Code als Zusammenfassung Syntaxbaum, wo jeder Knoten ein Ausdruck ist, der inspiziert oder ausgeführt werden kann. Dies ermöglicht die dynamische Änderung des ausführbaren Code zur Laufzeit. Ausdrucksbäume führen einige ein Homoikonizität zur Sprache.
  • Attribute sind Metadaten das kann an Typen, Mitglieder oder Ganze beigefügt werden Versammlungen, gleichwertig Anmerkungen in Java. Attribute sind sowohl für den Compiler als auch für den Code durch Reflexion zugänglich. Viele dieser Attribute duplizieren die Funktionalität von GCCs und VisualC ++ von Plattform-abhängigen Präprozessor-Richtlinien.
  • Die .NET Compiler -Plattform (Roslyn) Bietet API -Zugriff auf Sprachkompilierungsdienste und ermöglicht die Zusammenstellung von C# -Codes aus .NET -Anwendungen. Es enthüllt APIs für syntaktisch (lexikalisch) Analyse von Code, semantischer Analyse, dynamischer Zusammenstellung von CIL und Codeemission.[63]
  • Quellgeneratoren,[64] Ein Merkmal des Roslyn C# Compiler, aktivieren Sie die Kompilierungszeit -Metaprogrammierung. Während des Kompilierungsprozesses können Entwickler den mit der API des Compiler zusammengestellten Codes untersuchen und zusätzlichen generierten C# -Lockencode übergeben.

Methoden und Funktionen

Eine Methode in C# ist ein Mitglied einer Klasse, das als Funktion (eine Abfolge von Anweisungen) und nicht als bloße Wertverlustfähigkeit einer Klasseneigenschaft aufgerufen werden kann. Wie in anderen syntaktisch ähnlichen Sprachen wie C ++ und Ansi cDie Signatur einer Methode ist eine Erklärung, die in der Reihenfolge besteht: alle Schlüsselwörter für optionale Barrierefreiheit (wie z. Privatgelände), die explizite Spezifikation seines Rückgabetyps (wie z. int, oder das Schlüsselwort Leere Wenn kein Wert zurückgegeben wird), der Name der Methode und schließlich eine Klammernsequenz von von Kommas getrennten Parameterspezifikationen, die jeweils aus dem Typ eines Parameters, seinem formalen Namen und optional ein Standardwert besteht, der verwendet werden muss, wenn keiner zur Verfügung gestellt wird. Bestimmte Arten von Methoden, wie z. B. solche, die einfach eine Klasseneigenschaft durch Rückgabewert oder -zuweisung erhalten oder festlegen, erfordern keine vollständige Signatur, aber im allgemeinen Fall enthält die Definition einer Klasse die vollständige Signaturerklärung ihrer Methoden.

Wie C ++ und im Gegensatz zu Java müssen C# -Programmierer das Keyword des Geltungsmodifikators verwenden virtuell Methoden zuzulassen, um es zu sein überschrieben durch Unterklassen.[65]

Verlängerungsmethoden In C# können Programmierer statische Methoden verwenden, als wären sie Methoden aus der Methode Tabelle einer Klasse, sodass Programmierer ein Objekt hinzufügen können, das sie für dieses Objekt und seine Derivate halten sollten.

Der Typ dynamisch Ermöglicht die Bindung der Laufzeitmethoden, die JavaScript-ähnliche Methodenaufrufe und Laufzeit ermöglichen Objektzusammensetzung.

C# hat Unterstützung für stark typische Unterstützung Funktionszeiger über das Schlüsselwort delegieren. Wie das pseudo-c ++ des QT Frameworks Signal und Slot, C# verfügt über Semantik, die speziell um das Veröffentlichungs-Subscribe-Stil-Events umgeben, obwohl C# Delegierte dazu verwendet.

C# bietet Java-ähnlich synchronisiert Methodenaufrufe über das Attribut [Methodimpl (methodimploptions.ynchronized)]]und hat Unterstützung für gegenseitig exklusive Schlösser über das Schlüsselwort sperren.

Eigentum

C# unterstützt Klassen mit Eigenschaften. Die Eigenschaften können einfache Accessor -Funktionen mit einem Backing -Feld sein oder Getter- und Setterfunktionen implementieren.

Da c# 3.0 die syntethischer Zucker von automatisch implementierten Eigenschaften ist verfügbar,[66] bei dem die Accessor (Getter) und Mutator (Setter) Einkapselende Vorgänge auf einer einzigen Attribut einer Klasse.

Namespace

A C# Namespace Bietet die gleiche Ebene der Code -Isolation wie eine Java Paket oder ein c ++ namespace, mit sehr ähnlichen Regeln und Merkmalen zu a Paket. Namespaces können mit der Syntax "Verwenden" importiert werden.[67]

Speicherzugriff

In C#können Speicheradressenzeiger nur in Blöcken verwendet werden, die speziell als als gekennzeichnet sind unsicher,[68] und Programme mit unsicherem Code müssen geeignete Berechtigungen ausführen. Der größte Teil des Objektzugriffs erfolgt über sichere Objektreferenzen, die immer entweder auf ein "lebendes" Objekt oder das gut definierte Objekt hinweisen Null Wert; Es ist unmöglich, einen Verweis auf ein "toter" Objekt (einen Müll gesammelt) oder auf einen zufälligen Speicherblock zu erhalten. Ein unsicherer Zeiger kann auf eine Instanz eines "nicht verwalteten" Werttyps verweisen, der keine Referenzen auf garbarby-gesammelte Objekte, Array, String oder einen Stapelblock zu Adalocated-Speicher enthält. Code, der nicht als unsicher gekennzeichnet ist System.intptr Typ, aber es kann sie nicht Dereference.

Managed Memory kann nicht explizit befreit werden; Stattdessen wird automatisch Müll gesammelt. Die Müllsammlung befasst sich mit dem Problem von Speicherlecks Indem Sie den Programmierer für die Verantwortung für die Veröffentlichung von Speicher befreien, der in den meisten Fällen nicht mehr benötigt wird. Der Code, der länger als benötigte Verweise auf Objekte behält, kann immer noch eine höhere Speicherverwendung als notwendig erleben. Sobald der endgültige Verweis auf ein Objekt veröffentlicht wurde, ist der Speicher für die Müllsammlung verfügbar.

Ausnahme

Für Programmierer steht eine Reihe von Standardausnahmen zur Verfügung. Methoden in Standardbibliotheken werfen regelmäßig Systemausnahmen unter bestimmten Umständen und der Bereich der geworfenen Ausnahmen werden normalerweise dokumentiert. Für Klassen können benutzerdefinierte Ausnahmeklassen definiert werden, sodass ein spezifisches Handling für bestimmte Umstände bei Bedarf eingeführt werden kann.[69]

Überprüfte Ausnahmen sind in C# nicht vorhanden (im Gegensatz zu Java). Dies war eine bewusste Entscheidung, die auf den Fragen der Skalierbarkeit und Versionbarkeit beruhte.[70]

Polymorphismus

nicht wie C ++, C# unterstützt nicht Mehrfacherbe, obwohl eine Klasse eine beliebige Anzahl von "implementieren kann"Schnittstellen"(vollständig abstrakte Klassen). Dies war eine Entwurfsentscheidung des Hauptarchitekten der Sprache, um Komplikationen zu vermeiden und die architektonischen Anforderungen in der gesamten CLI zu vereinfachen.

Bei der Implementierung mehrerer Schnittstellen, die eine Methode mit demselben Namen enthalten und Parameter desselben Typs in derselben Reihenfolge nehmen (d. H. Gleiche Unterschrift), ähnlich zu JavaMit C# ermöglicht es sowohl eine einzelne Methode abdecken alle Schnittstellen als auch bei Bedarf spezifische Methoden für jede Schnittstelle.

Im Gegensatz zu Java unterstützt C# jedoch unterstützt Bedienerüberlastung.[71]

Sprachintegrierte Abfrage (LINQ)

C# hat die Möglichkeit zu nutzen Linq durch das .NET -Framework. Ein Entwickler kann eine Vielzahl von Datenquellen abfragen, die bereitgestellt werden Ienumerable Die Schnittstelle wird im Objekt implementiert. Dies umfasst XML -Dokumente, eine Ado.net Datenbanken für Datensatz und SQL.[72]

Die Verwendung von Linq in C# bringt Vorteile wie Intellisense Unterstützung, starke Filterfunktionen, Type Sicherheit mit Kompilierfehlerüberprüfungsfähigkeit und Konsistenz für die Abfrage von Daten über eine Vielzahl von Quellen.[73] Es gibt verschiedene Sprachstrukturen, die mit C# und Linq verwendet werden können, und es handelt sich um Abfragesausdrücke, Lambda -Ausdrücke, anonyme Typen, implizit getippte Variablen, Erweiterungsmethoden und Objektinitialisierer.[74]

Funktionelle Programmierung

Obwohl C# 2.0 in erster Linie eine imperative Sprache hat, bot er eine begrenzte Unterstützung für funktionale Programmierung durch erstklassige Funktionen und Schließungen in Form von anonymen Delegierten.[75] C# 3.0 Erweiterte Unterstützung für die funktionale Programmierung mit der Einführung einer leichten Syntax für Lambda -Ausdrücke,[75] Erweiterungsmethoden (eine Gewährung von Modulen) und a Listenverständnis Syntax in Form einer Sprache "Abfrageverständnis". C# 7.0 fügt Funktionen hinzu, die normalerweise in funktionalen Sprachen wie Tupeln, lokalen Funktionen und gefunden werden Musteranpassung.[76] C# 9.0 führt die Datensatzfunktion ein[77] Dies ist hauptsächlich für eine bessere Unterstützung unveränderlicher Datenmodelle erstellt.

Gemeinsames Typsystem

C# hat a Einheitliches Typsystem. Dieses einheitliche Typsystem wird aufgerufen Gemeinsames Typsystem (CTS).[78]

Ein einheitliches Typsystem impliziert, dass alle Typen, einschließlich Primitiven wie Ganzzahlen, Unterklassen der sind System.Object Klasse. Zum Beispiel erbt jeder Typ a ToString() Methode.

Kategorien von Datentypen

CTS trennt Datentypen in zwei Kategorien:[78]

  1. Referenztypen
  2. Werttypen

Instanzen von Werttypen haben weder eine Referenzidentität noch eine Referenzvergleichsemantik. Gleichheit und Ungleichheitsvergleiche für Werttypen vergleichen die tatsächlichen Datenwerte innerhalb der Instanzen, sofern die entsprechenden Bediener nicht überlastet sind. Werttypen werden abgeleitet von System.ValueTypeHaben Sie immer einen Standardwert und können immer erstellt und kopiert werden. Einige andere Einschränkungen für Werttypen sind, dass sie nicht voneinander ableiten können (aber Schnittstellen implementieren können) und keinen expliziten Standard (parameterlosen) Konstruktor haben können. Beispiele für Werttypen sind alle primitiven Typen, wie z. int (eine signierte 32-Bit-Ganzzahl), float (Eine 32-Bit-IEEE-schwimmende Punktzahl), char (eine 16-Bit-Unicode-Code-Einheit) und System.DateTime (Identifiziert einen bestimmten Zeitpunkt mit Nanosekundengenauigkeit). Andere Beispiele sind enum (Aufzählungen) und struct (Benutzerdefinierte Strukturen).

Im Gegensatz dazu haben Referenztypen den Begriff der Referenzidentität, was bedeutet, dass sich jede Instanz eines Referenztyps von Natur aus von jeder anderen Instanz unterscheidet, selbst wenn die Daten in beiden Fällen gleich sind. Dies spiegelt sich in der Standardgleichheit und in Ungleichheitsvergleiche für Referenztypen wider, die eher auf referenzielle als auf strukturelle Gleichheit testen, es sei denn System.String). Einige Operationen sind nicht immer möglich, z. B. das Erstellen einer Instanz eines Referenztyps, das Kopieren einer vorhandenen Instanz oder die Durchführung eines Wertvergleichs für zwei vorhandene Instanzen. Obwohl bestimmte Referenztypen solche Dienste bereitstellen können, indem ein öffentlicher Konstruktor aufgedeckt oder eine entsprechende Schnittstelle implementiert wird (wie z. ICloneable oder IComparable). Beispiele für Referenztypen sind object (Die ultimative Basisklasse für alle anderen C# -Klasses), System.String (eine Reihe von Unicode -Zeichen) und System.Array (Eine Basisklasse für alle C# -Arrays).

Beide Typkategorien sind mit benutzerdefinierten Typen erweiterbar.

Boxen und Unboxen

Boxen Ist der Betrieb des Umwandlung eines Wertstyps in einen Wert eines entsprechenden Referenztyps.[78] Das Boxen in C# ist implizit.

Unboxing Ist der Betrieb des Umwandlung eines Wertes eines Referenztyps (zuvor unterbrochen) in einen Wert eines Werttyps.[78] Das Unboxing in C# erfordert eine explizite Typ Cast. Ein Box -Objekt vom Typ t kann nur auf ein T (oder ein nullierbares t) nicht enttäuscht werden.[79]

Beispiel:

int Foo = 42;  // Werttyp. Objekt Bar = Foo;  // Foo wird in die Bar gepoppt. int foo2 = (int)Bar;  // Unboxed zurück zum Werttyp.

Bibliotheken

In der C# -Pezifikation wird ein Mindestsatz von Typen und Klassenbibliotheken beschrieben, die der Compiler erwartet. In der Praxis wird C# am häufigsten mit einer Implementierung der verwendet Gemeinsame Sprachinfrastruktur (CLI), das als ECMA-335 standardisiert ist Gemeinsame Sprachinfrastruktur (CLI).

Zusätzlich zu den Standard -CLI -Spezifikationen gibt es viele kommerzielle und Community -Klassenbibliotheken, die auf den .NET -Framework -Bibliotheken aufbauen, um zusätzliche Funktionen zu liefern.[80]

C# kann an jeder in der enthaltenen Bibliothek Anrufe tätigen Liste der .NET -Bibliotheken und Frameworks.

Beispiele

Hallo Welt

Das Folgende ist ein sehr einfaches C# -Programm, eine Version des Klassiker "Hallo Welt"Beispiel unter Verwendung der in C# 9 eingeführten obersten Aussagen-Funktionen:[81] 

Verwendung System; Konsole.Schreiben("Hallo Welt!");

Für den Code, der als C# 8 oder niedriger geschrieben wurde, muss die Einstiegspunktlogik eines Programms in einer Hauptmethode innerhalb eines Typs geschrieben werden:

Verwendung System; // Eine Version des klassischen "Hello World" -Programms Klasse Programm {  statisch Leere Hauptsächlich()  {  Konsole.Schreiben("Hallo Welt!");  } }

Dieser Code zeigt diesen Text im Konsolenfenster an:

Hallo Welt!

Jede Zeile hat einen Zweck:

Verwendung System;

Die obige Zeile importiert alle Arten in der System Namespace. Zum Beispiel die Konsole Die später im Quellcode verwendete Klasse wird in der definiert System Namespace, dh es kann verwendet werden, ohne den vollständigen Namen des Typs anzugeben (der den Namespace enthält).

// Eine Version des klassischen "Hello World" -Programms

Diese Zeile ist ein Kommentar; Es beschreibt und dokumentiert den Code für den Programmierer.

Klasse Programm

Oben ist a Klasse Definition für die Program Klasse. Alles, was zwischen dem Klammpaar folgt, beschreibt diese Klasse.

{  ... }

Die lockigen Klammern haben die Grenzen eines Codeblocks abgebaut. In diesem ersten Fall markieren sie den Start und das Ende der Program Klasse.

statisch Leere Hauptsächlich()

Dies erklärt die Klassenmitgliedmethode, bei der das Programm mit der Ausführung beginnt. Die .NET -Laufzeit ruft die auf Main Methode. Anders als in Java, das Main Methode braucht die nicht public Schlüsselwort, das dem Compiler mitteilt, dass die Methode von überall nach jeder Klasse aufgerufen werden kann.[82] Schreiben static void Main(string[] args) entspricht dem Schreiben private static void Main(string[] args). Das Statisches Schlüsselwort macht die Methode ohne eine Instanz von zugänglich Program. Jede Konsolenanwendung Main Einstiegspunkt muss deklariert werden static Andernfalls würde das Programm eine Instanz von erfordern ProgramAber jede Instanz würde ein Programm erfordern. Um dies irresolvierbar zu vermeiden Zirkularabhängigkeit, C# Compiler -Verarbeitung Konsolenanwendungen (so oben oben) Melden Sie einen Fehler, wenn es keine gibt static Main Methode. Das void Schlüsselwort erklärt das Main hat kein Rückgabewert.

Konsole.Schreiben("Hallo Welt!");

Diese Zeile schreibt die Ausgabe. Console ist eine statische Klasse in der System Namespace. Es bietet eine Schnittstelle zu den Standardeingangs-, Ausgabe- und Fehlerströmen für Konsolenanwendungen. Das Programm nennt die Console Methode WriteLine, die auf der Konsole eine Linie mit dem Argument anzeigen, die Zeichenfolge, "Hello, world!".

GUI

Ein Fenster GUI Beispiel:

Verwendung System; Verwendung System.Windows.forms; Klasse Programm {  statisch Leere Hauptsächlich()  {  Nachrichtenbox.Zeigen("Hallo Welt!");  Konsole.Schreiben("Ist fast das gleiche Argument!");  } }

Dieses Beispiel ähnelt dem vorherigen Beispiel, außer dass es a generiert wird Dialogbox Das enthält die Nachricht "Hallo, Welt!" anstatt es in die Konsole zu schreiben.

Bilder

Eine andere nützliche Bibliothek ist die System.Drawing Bibliothek, die zum programmatisch Zeichnen von Bildern verwendet wird. Zum Beispiel:

Verwendung System; Verwendung System.Drawing; Öffentlichkeit Klasse Beispiel {  Öffentlichkeit statisch Bild img;  statisch Leere Hauptsächlich()  {  img = Bild.Aus Datei("Image.png");  } }

Dies erzeugt ein Bild, das mit dem in "Image.png" gespeicherten identisch ist.

Standardisierung und Lizenzierung

Im August 2001, Microsoft, Hewlett Packard und Intel sponserte die Einreichung von Spezifikationen für C# sowie die Gemeinsame Sprachinfrastruktur (CLI) zur Standardorganisation ECMA International. Im Dezember 2001 veröffentlichte ECMA ECMA-334 C# Sprachspezifikation. C# wurde ein ISO/IEC Standard im Jahr 2003 (ISO/IEC 23270: 2003 - Informationstechnologie - Programmiersprachen - C#). Die ECMA hatte zuvor äquivalente Spezifikationen als 2. Ausgabe von C# im Dezember 2002 angewendet. Im Juni 2005 genehmigte die ECMA Ausgabe 3 der C# -Pezifikation und aktualisierte ECMA-334. Zu den Ergänzungen gehörten Teilklassen, anonyme Methoden, nullbare Typen und Generika (etwas ähnlich wie C ++ Vorlagen). Im Juli 2005 hat ECMA über den Fast-Track-Prozess des letzteren, die Standards und die verwandten TRS bei ISO/IEC JTC 1/SC 22 eingereicht. Dieser Prozess dauert normalerweise 6 bis 9 Monate.

Die C# -Sprachdefinition und die Cli sind standardisiert unter ISO/IEC und ECMA Standards, die bieten angemessene und nicht diskriminierende Lizenzierung Schutz vor Patentansprüchen.

Microsoft stimmte zunächst zu, Open-Source-Entwickler nicht wegen Verstoßes gegen Patente in gemeinnützigen Projekten für den Teil des Rahmens zu verklagen, der durch das OSP berücksichtigt wird.[83] Microsoft hat sich auch bereit erklärt, Patente in Bezug auf die Beziehung zu erzwingen Novell Produkte gegen Novells zahlende Kunden[84] Mit Ausnahme einer Liste von Produkten, in denen C#, .NET oder Novell von .NET (Novell -Implementierung (Novell) nicht ausdrücklich erwähnt werden (Das Mono -Projekt).[85] Novell behauptete jedoch, dass Mono keine Microsoft -Patente verletzt.[86] Microsoft hat auch eine spezifische Vereinbarung getroffen, die Patentrechte im Zusammenhang mit dem nicht durchzusetzen Moonlight Browser Plugin, was von Mono abhängt, vorausgesetzt, es wird durch Novell erhalten.[87]

Ein Jahrzehnt später begann Microsoft mit der Entwicklung von kostenlosen Tools für C#für C#, nämlich die Plattformwerkzeuge für C#, nämlich Visual Studio -Code, .NET CORE, und Roslyn. Mono schloss sich Microsoft als Projekt von an Xamarin, eine Microsoft -Tochter.

Implementierungen

Microsoft leitet die Entwicklung der Open Source Referenz C# Compiler und Werkzeuge. Der erste Compiler, Roslyn, kompiliert in mittlere Sprache (IL) und die zweite, ryujit,[88] ist ein JIT-Compiler (Just-in-Time), der dynamisch ist und die Optimierung im Fliege durchführt und das IL in nativen Code für das Front-End der CPU kompiliert.[89] Ryujit ist Open Source und geschrieben in C ++.[90] Roslyn ist vollständig geschrieben in verwalteter Code (C#), wurde geöffnet und die Funktionalität als APIs aufgetaucht. Daher ermöglicht es Entwicklern, Refactoring- und Diagnostik -Tools zu erstellen.[5][91] Zwei Zweige der offiziellen Implementierung sind .NET Framework (Closed-Source, nur Windows) und .NET Core (Open-Source, plattformübergreifend); Sie konvergierten schließlich zu einer Open-Source-Implementierung: .NET 5.0.[92] Bei .NET Framework 4.6 ersetzte ein neuer JIT -Compiler den ersteren.[88][93]

Andere C# -Compiler (von denen einige eine Implementierung der umfassen Gemeinsame Sprachinfrastruktur und .NET -Klassenbibliotheken):

  • Mono, Ein von Microsoft gesponsertes Projekt bietet einen Open-Source-C# Compiler, eine vollständige Open-Source-Implementierung der CLI (einschließlich der erforderlichen Framework-Bibliotheken, wie sie in der ECMA-Spezifikation angezeigt werden) und eine nahezu vollständige Implementierung der Nettoklassenbibliotheken bis zu .NET Framework 3.5.
  • Das Elemente Werkzeugkette von Remobjekte Enthält RemObjects C#, die C# Code in .NETs kompiliert Gemeinsame Zwischensprache, Java -Bytecode, Kakao, Android -Bytecode, WebAssemblyund nativen Maschinencode für Windows, MacOS und Linux.
  • Das Dotgnu Projekt (jetzt eingestellt) bot auch einen Open-Source-C# Compiler, eine nahezu vollständige Implementierung der gemeinsamen Sprachinfrastruktur, einschließlich der erforderlichen Framework-Bibliotheken, wie sie in der ECMA zu .net 2.0 (die nicht dokumentiert oder in der ECMA -Spezifikation enthalten, sondern in Microsoft Standard .NET Framework Distribution enthalten).

Das Unity Game Engine Verwendet C# als primäre Skriptsprache. Das Godot Game Engine hat dank einer Spende von 24.000 US -Dollar von Microsoft ein optionales C# -Modul implementiert.[94]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Für Async
  2. ^ Nach Übereinkommen, a Nummernschild wird für das zweite Zeichen im normalen Text verwendet; in künstlerischen Darstellungen manchmal ein wahres scharfes Zeichen wird verwendet: c♯. Jedoch das ECMA 334 Standardstaaten: "Der Name C # ist als lateinischer Kapitalbuchstaben C (U+0043) geschrieben, gefolgt vom Zahlenzeichen # (U+0023)."
  3. ^ Das Microsoft C# 2.0 -Spezifikationsdokument enthält nur die neuen 2.0 -Funktionen. Verwenden Sie für ältere Funktionen die oben genannte 1.2 -Spezifikation.

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Weitere Lektüre

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