01、C#基礎概念

1.1、C#簡介

C# （讀作C Sharp）是由微軟公司開發的一種面向對象、類型安全、高效且簡單的編程語言，最初於 2000 年發佈，並隨後成爲 .NET 框架的一部分。所以學習C#語言的同時，也是需要同步學習.NET框架的，不過要要注意C#與.NET的對應版本。

C#語言和Java類似，是一門簡單易用、應用廣泛的高級編程語言。結合了面向對象編程、事件驅動、泛型編程、異步編程等衆多現代化編程概念，屬於編譯性語言。主要特點：

面向對象：封裝（類與對象）、繼承（類繼承、接口繼承）、多態等（類繼承、多接口繼承實現）。
類型安全：強類型安全，在編譯時檢測，提高代碼可靠性。
交互性，易於各種語言交互，如VB、F#、C++、JavaScript、Python等。
GC管理：自動內存管理，C# 採用垃圾回收機制，無需申請、釋放內存，減少內存泄漏風險。
開源跨平臺：.NETCore框架是開源跨平臺的，支持多種操作系統。
強大的標準庫，C#擁有豐富的標準類庫（.NET Framework或.NET Core），內置各種功能和工具。
宇宙第一開發IDE： Visual Studio 提供了強大的開發、調試和設計工具。

.NET Framework最高支持C#語法版本是C#7.3、.NET Standard 2.1，可以基於該版本學習，後面的版本可以根據需要學習新增特性即可。

圖來源：C#.NET體系圖文概述

1.2、開發環境

運行環境：安裝.NET SDK：下載 .NET，下載.NET Framework
開發環境：開發IDE工具安裝 Visual Studio ，內置很多開發套件，及多個版本的SDK。

📢 推薦安裝Enterprise 企業版！功能最全。開發工具瞭解：《Visual Studio工具使用入門》

1.3、Hello World

using System; //引用using
namespace ConsoleApp_Net48  //申明命名空間
{
    internal class Program  //定義類
    {
        static void Main(string[] args)   //方法，控制檯入口函數
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");  //控制檯打印輸出
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

using 引用命名空間資源。
namespace 命名空間：一組代碼資源（類、結構、枚舉、委託等）的集合。
class 類：定義一個類，C#中最常用的代碼組織單元。
方法：特定功能的代碼塊，有輸入和輸出（也可爲空）。

02、基礎語法

C#代碼以行爲單位，（半角）分號;結尾，花括號{ 代碼塊 }爲一個獨立的代碼區域。

2.1、變量申明

變量類型變量名 = 值，變量就是對象值的名字，就像人的名字一樣，通過變量來訪問具體的對象值。變量可以是局部變量、參數、字段、數組、對象實例、委託等。

申明變量、賦值可以一次性，也可分開，也可以一次性申明多個變量。
變量的使用前必須初始化（賦值），使用未賦值的變量會引發異常。
同一作用域內，一個變量名只能申明一次，不可重複。
字符串用“雙引號”，單個字符用'單引號'。

也可以用var申明，編譯器通過值類型推斷其具體變量類型，因此申明時必須賦值，var是一個語法糖。

int age; //先申明，後賦值
age = 12;
float weight = 55.55f;
double height = 188.88d; //末尾可以不用帶d，默認就是double
var name = "sam";
var lastName = 'T';
string f1, f2, f3 = "F3"; //申明瞭3個變量，對f3賦值了
var user = new User();    //創建一個User對象實例
User user2 = new User();  //創建一個User對象實例

2.2、代碼風格

C#代碼的命名風格大多爲駝峯命名爲主，相對比較統一，不像前端那麼麻煩，HTML、CSS、JS、URL各不相同。

區分大小寫，字母、數字、下劃線組成，不能數字開頭，不能是關鍵字。C#中的關鍵字還是挺多的，參考 C# 關鍵字。
駝峯命名：
- 文件名、類名、接口、方法等都是大駝峯：UserName。
- 局部變量爲小駝峯：userName。
- 字段：下劃線+小駝峯/大駝峯都可以 _userName、_UserName，或者"m_"開頭，按照團隊規範即可。
- 常量：全大寫（下劃線分割），或者大駝峯都可以，USER_NAME、UserName。

public string UserName { get => _UserName; set => UserName = value; }

public string _UserName;

public const int Max=100;

public static int MaxAge =100;

private static int _MinAge = 20;

public void Sum(int a, int b)
{
	int sum = a + b;
}

2.3、註釋：//

單行註釋：//開頭。
多行註釋：/*多行註釋 */（同css）
XML註釋：///用於類型定義、方法、屬性、字段等成員的XML註釋，參考：《C#文檔XML註釋》

/// <summary>
/// XML註釋，計算和
/// </summary>
public void Sum(int a, int b)
{
	//單行註釋
	int sum = a + b;
	/*
	多行註釋
	輸出結果
	*/
	Console.WriteLine(sum);
}

2.4、作用域

變量的作用域就是指變量的有效範圍，C#中的作用域可以簡單理解爲 花括號{ 代碼塊 } 的範圍，可以是類、方法、控制邏輯（for、while等），或者就一個單純的{}。

一個花括號 {}內代碼爲一個獨立的代碼區域，有獨立的作用域，變量在該作用域內有效。
花括號 {}作用域可以多級嵌套，比如類中包含方法，方法內包括控制邏輯，子作用域可以訪問父級的變量（字段、屬性、方法、具備變量）。簡單理解就是：子級可以訪問父級的成員。

private int x = 1; //類字段
void Main()
{ 
	var y = 1 + x; //私有變量
	if (y > 0)
	{
		int z = x + y + 1; //可以訪問父級成員
		Console.WriteLine(z);
		{
			int w = x+y+z+1;  //可以訪問父級成員，及父級的父級
			Console.WriteLine(w);
		}
	}
}

📢一般情況下，變量的作用域是由代碼的詞法環境（就是編寫代碼的位置）來決定的，這比較容易理解。例外情況就是C#中的閉包，常見於動態函數、委託。

03、申明語句

申明變量	說明
Type v	申明指定類型的變量，`int x`，`List<int> list`
var	隱式匿名類型`var`，用`var`申明變量，編譯器根據值推斷出類型變量，因此要求必須賦初始值。
const	申明一個常量，申明時必須賦初始值，且不可修改
ref	reference 變量是引用另一個變量（稱爲引用）的變量，可以看做是其別名（分身）

void Main()
{
	int x =100;
	List<int> list = new List<int>();
	List<int> list2 = new();  //前面已知了類型，後面可省略
	int[] arr = [1,2,3];      //C#12的集合表達式，方便的創建數組、集合
    List<int> arr2 = [1,2,3];

    var n = 1;  //匿名類型，自動推斷類型
    var list3 = new List<int>;

    ref int n2 = ref n; //ref另一個變量的別名，n2、n實際指向同一個值，是等效的

    const int max =100; //常量

    var (name,age) = ("sam",18); //多個變量一起申明、賦值，這只是一種簡化的語法糖
    (x, n) = (n, x);             //還可以用該語法交換變量值，非常優雅
}

3.1、const常量

const 常量，顧名思義就是值永遠不會改變的“變量”，可用於局部變量、字段。比如Math.PI，Int.MaxValue，用於一些已知的、不會改變的值。

申明常量的同時必須賦初始化值，不可修改，在編譯時值會內聯到代碼中。
常量只能用於C#內置的值類型、枚舉，及字符串。
常量值支持表達式，不過僅限於簡單的運算，要能在編譯時計算出確定的值。
枚舉其實也是常量。
當用定義const 字段時，該常量字段就和靜態字段一樣，屬於類本身，直接使用。

const double r = 5.0;
const double rs = 2 * Pi * r;

📢 要注意常量（包括枚舉）在編譯時是把值內聯到IL代碼中的，因此如果跨程序集引用時，必須一起更新，否則就會出Bug。

3.2、ref 引用（別名/分身）

ref 關鍵字的核心點就是引用另一個變量的地址，可看做是其別名（分身），指向同一地址。作用和指針操作比較相似，int* y = &x;，不過ref更安全、更方便。
具體在使用上有以下一些場景：

使用場景	說明
引用傳遞參數	方法調用時傳遞引用參數，方法內可修改參數值，`Foo(ref int number)`
ref return	返回一個`ref`變量，`public ref int Foo(ref int n){return ref n;}`
ref 變量	引用另一個局部變量，`ref int y = ref x`
ref 條件表達式	`ref` 用在三元表達式`條件? ref (true):ref (fasle)`中，返回引用
ref struct	讓`struct`完全分配在棧上、不能裝箱，只能用於局部變量、參數，一些高性能的場景

int x = 1;
ref int y = ref x;  //x、y其實同一個變量
Console.WriteLine($"{x},{y}"); //1,1
x++;
Console.WriteLine($"{x},{y}"); //2,2
y++;
Console.WriteLine($"{x},{y}"); //3,3

//換個數組
int[] arr = new int[] { 0, 1, 2};
ref int a = ref arr[0];
a=100;
Console.WriteLine(arr); //100 1 2

ref readonly ：所指向的變量不能修改值，但可以用ref重新分配一個reference 變量。
ref返回值：用於一個方法的返回值，返回一個變量的引用（別名）

void Main()
{
	var arr = new int[] { 1, 2, 3 };
	ref int f = ref GetFirst(arr);
	f = 100;
	Console.WriteLine(arr); //100 2 3
}

private ref int GetFirst(int[] arr)
{
	return  ref arr[0];
}

🔊 在某些場景使用ref可以避免值類型在傳遞時的拷貝操作，從而提高性能，不過不同場景不同，需要具體分析、經過性能測試再確定。

04、常用（控制）語句

語句	說明
`if`	條件語句，`if(true){ 執行 }`
`if`...`else`	條件語句，`if(true){} else(){}`
`if`...`else if`...`else`	同上，中間可以接多個`else if`，不過這個時候一般建議重構下，比如用你`switch`模式匹配
`switch`...`case`	根據條件處理多個分支：`switch`(條件){ `case` }。`case`命中後，注意`break`結束，否則會繼續執行
`while`(true){}	循環：條件爲true就會循環執行
`dowhile`(true)	循環：先執行後判斷條件
`for`循環	循環：`for`條件循環，支持多個語句逗號隔開。`for(int i =0; i<max; i++)`
`foreach in`	循環元素：`foreeach(int item in items)`，實現了IEnumerable，或有無參數 GetEnumerator()
`await foreach`	`foreach`的異步版本
List.`ForEach`()	`List<T>`自帶的循環執行方法，`list.ForEach(s=> s.Dump());`
`break`	跳出循環語句，for、foreach、while、switch、do。跳出最近的語句塊，如果多層嵌套只會對最近的有效
`continue`	繼續下一次循環，只是後面的代碼不執行了，應用條件同`break`
`return`	結束方法/函數並返回結果（若有），注意是針對函數的。
`goto`	跳轉語句到指定標籤，單獨標籤或者`case`值，一般不建議使用，`goto`可讀性不太好
`throw`	拋出異常，不再執行後面的代碼
`try.catch.finally`	異常處理，`throw` 拋出一個異常
checked、unchecked	對整數運算語句進行溢出檢查、不檢查，如果檢查溢出會拋出OverflowException
fixed	申明指針固定一個可移動（回收）變量，防止被GC回收，在`unsafe`代碼中運行
stackalloc	在堆棧上分配內存，`int* ptr = stackalloc int[10]`
lock	互斥鎖 Monitor 的語法糖，保障同時只有一個線程訪問共享資源 `lock(obj){ }`
using	引用命名空間，釋放IDisposable ，
yield	用於迭代器中返回一個迭代值`yield return value`，或表示迭代結束`yield break`。

📢 switch 在C#8以上的更多特性，參考後文《C#的模式匹配》

4.1、try-catch異常處理

一個標準的異常處理流程：

try：功能代碼，需要捕獲異常的地方。
catch：捕獲異常，處理異常。支持多個catch語句，捕獲不同的異常，多個catch按照順序執行。catch後面可以用when表達式添加更多篩選條件。
finally：最後執行的代碼，無論是否有異常發生都會執行，多用於最後的清理工作。
throw：可以拋出一個新的異常，也可以在catch直接throw;，保留原始堆棧信息。

	try
	{
		//功能代碼
		throw new ArgumentException("參數name爲null");
	}
	//用when添加更詳細的篩選條件
	catch (ArgumentException e) when (e.InnerException ==null)
	{
		//處理異常，如記錄日誌
	}
	catch (Exception e)
	{
		//處理異常
		throw; //直接throw，保留原始堆棧信息
	}
	finally
	{
		//最後執行的代碼，無論是否有異常發生都會執行，多用於最後的清理工作
	}

📢異步（線程）中的異常一般不會拋出到調用線程（或主線程），只會在await，或獲取Task.Result時纔會被拋出來，更多可查看異步編程相關章節。

4.2、using 的5種用法

using 在C#中有很多中用途，常用來引用命名空間、簡化釋放資源。

using 用途	說明
using namespace	引用命名空間，比較常用，基本每個類都會使用。
global using	項目全局引用，避免每個類都重複`using` 相同的命名空間。
using 別名	用`using`來創建命名空間或類型的別名，簡化代碼中的使用。
using static	引入一個類型的靜態成員、嵌套類型，代碼中直接使用引入的靜態成員。
using 語句	using 語句可確保正確使用 IDisposable 實例，`using(var r){}`，簡化後無需括號

📢 命名空間 namespace 用於組織代碼（作用域）的主要方式，用關鍵字namespace來命名，可嵌套。C#10 中可以用文件範圍命名空間，減少一層括號嵌套。

global using的最佳實現是一般創建一個公共的類文件“Usings.cs”，專門放置項目中全局的公共using。
用using來創建命名空間別名，使用時需要用到操作符::來訪問下級。
using可創建任意類型的別名，包括數組、泛型、元祖、指針。

global using System.Text; //全局引用命名空間

using System.Text; //引用命名空間

using json = System.Text.Json.JsonSerializer;  //類型別名
using NumberList = double[];     //類型別名：數組
using Point = (int X, int Y);    //類型別名：元祖ValueTuple<int, int>
using jsons = System.Text.Json;  //空間別名

//namespace myspace; 效果同下，簡化寫法，可節省一對大括號
namespace myspace
{
	public class Program
	{
		void Main()
		{
			json.Serialize(new Object());
			jsons::JsonSerializer.Serialize(new Object()); //這用到操作符::
            NumberList arr = [1,2,3];
		}
	}
}

📢 從.Net6開始，C#項目會根據項目類型隱式包含一些using引用，比如System、System.Text。

using static，引入一個類型的靜態成員、嵌套類型，代碼中直接使用引入的靜態方法。

using static System.Math;

void  Main()
{
	var a = Abs(-2 * PI ); //直接使用Math下的靜態成員
}

🔸using 語句確保對象在using語句結束時被釋放（調用Dispose）。也可以直接用using申明變量，不用大括號{}，這是一種簡化的寫法，會在作用域（方法、語句塊）結束時釋放。

using (StreamReader reader = File.OpenText("numbers.txt"))
{
    Console.WriteLine("do read...");
}
// 簡化寫法，效果和上面一樣，直接用using修飾 變量申明
using StreamReader reader2 = File.OpenText("numbers.txt");

//編譯後的代碼：
StreamReader reader = File.OpenText ("numbers.txt");
try
{
    Console.WriteLine ("do read...");
}
finally
{
    if (reader != null)
    {
        ((IDisposable)reader).Dispose ();
    }
}

📢 using語句是一種語法糖，會自動生成try...finally代碼。

參考資料

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C#.Net築基-基礎知識

01、C#基礎概念

1.1、C#簡介

1.2、開發環境

1.3、Hello World

02、基礎語法

2.1、變量申明

2.2、代碼風格

2.3、註釋：//

2.4、作用域

03、申明語句

3.1、const常量

3.2、ref 引用（別名/分身）

04、常用（控制）語句

4.1、try-catch異常處理

4.2、using 的5種用法

參考資料

【SQL進階】CASE語句的使用

npm error Cannot read properties of null (reading 'isDescendantOf')

爪哇，我初學乍道

C#.Net築基-類型系統②常見類型

C#.Net築基-類型系統①基礎

C#.Net築基-模式匹配彙總

C#.Net築基-運算符🔣Family

C#.Net築基-基礎知識

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