C# 从控制台应用程序入门

总目录

前言

从创建并运行第一个控制台应用程序，快速入门C#。

一、新建一个控制台应用程序

控制台应用程序是C# 入门时，学习基础语法的最佳应用程序。

打开VS2022，选择【创建新项目】
搜索【控制台】，选择控制台应用(.NET Framework) ，点击下一步
配置新项目：输入项目名称和位置，点击【创建】即可。
创建完毕，得到如下项目结构和代码
编写代码

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.Write("Hello World");
        }

点击运行按钮，运行程序
运行结果

二、不要完美主义，带着疑问前进

你可能很好奇Console.Write("Hello World");这句代码的运行原理是什么？
甚至好奇 static void Main(string[] args) 是什么意思？
甚至好奇Program.cs 这个文件有什么用？

初学阶段，不要过多的纠结于某一行代码的原理或意义（指太纠结于底层的实现原理），只需要记住，在static void Main(string[] args) 的那对大括号{ } 中输入Console.Write("Hello World"); 就可以在‘黑框框’ 内输出 Hello World 即可。学会带着疑问前进，随着代码瞧得多了，敲得多了，有些疑问也会在实践中得到答案。

二、C# 注释

注释：顾名思义就是注解，解释的意思，一般用于解释某一段代码的逻辑或作用。
不参与代码的编译，对运行结果不产生影响。

C# 单行注释以 // 开头，持续到当前行的末尾。

        static void Main(string[] args)
        {
            // 这是一行注释
            Console.WriteLine("你好!");
        }

运行结果只会打印出 你好！，而不会将 // 后的内容进行输出

C# 还支持多行注释。多行注释以 /* 开头，以 */ 结尾。

        static void Main(string[] args)
        {
            /*
             这是多行注释
             可以一次性注释多行             
             */
            Console.WriteLine("你好!");
        }

运行结果只会打印出 你好！，而不会将 /**/ 内的内容进行输出

三、编写代码注意事项

这是相较于其他的编程语言来对比的结果

大括号 {} 是建议独占一行的
C# 代码是区分大小写的
所有的语句和表达式必须以分号（;）结尾。

		// 区分大小写，如果 staic 该成 Static 就会无法运行
        static void Main(string[] args)
        {   //大括号独占一行
        	
            Console.WriteLine("你好!");  //这里 以 ; 结束
            
        }   //大括号独占一行

四、控制台常用代码

控制台应用程序是入门级的应用程序，一般常用的代码如下：

//输出
Console.Write("你好");

//换行输出
Console.WriteLine("你好");
//以上代码主要用于在控制台输出信息

//读取控制台输入的信息
Console.Read();
//读取控制台当前行输入的信息
Console.ReadLine();
//读取字符
Console.ReadKey();
//以上代码主要用于在控制读取输入的信息

//接受用户输入的字符串，以换行结束
string s=Console.ReadLine();

建议控制台应用程序代码以Console.ReadLine()或Console.ReadKey()等结束
因为早先的时候，控制台不以Console.ReadLine()或Console.ReadKey()等结束否则代码走完，控制台的窗体就会关闭。如今变成了可以配置的项。

五、程序结构

1. 概述

C# 程序由一个或多个文件组成。每个文件均包含零个或多个命名空间。一个命名空间包含类、结构、接口、枚举、委托等类型或其他命名空间。

C# 程序
- 一个或多个文件
  - 零个或多个命名空间
    - 类、结构、接口、枚举、委托等类型或其他命名空间

下面的案例代码，展示了基本的C# 程序结构

// A skeleton of a C# program
using System;
namespace YourNamespace
{
    class YourClass
    {
    }

    struct YourStruct
    {
    }

    interface IYourInterface
    {
    }

    delegate int YourDelegate();

    enum YourEnum
    {
    }

    namespace YourNestedNamespace
    {
        struct YourStruct
        {
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //Your program starts here...
            Console.WriteLine("Hello world!");
        }
    }
}

Main 就是方法，并且是个静态方法，是程序的入口点，即程序从这里开始执行你所编写的代码
namespace 就是命令空间
using 在这里表示引用命名空间，如 using System; 表示引入System 命名空间
class 就是类，class Program 就是名为 Program 的类

2. Main 方法

Main 方法是 C# 应用程序的入口点。 Main 方法是应用程序启动后调用的第一个方法。
C# 程序中只能有一个入口点。如果多个类包含 Main 方法，必须使用 StartupObject 编译器选项来编译程序，以指定将哪个 Main 方法用作入口点。具体操作如下图所示：

在这里插入图片描述

六、C# 程序编译过程

1. .NET 与CLR

在这里插入图片描述

.NET 提供了一个称为公共语言运行时的运行时环境，它运行代码并提供使开发过程更轻松的服务。
CLR 是.NET 实现的一个组成部分。

2. CLR

CLR ：全称 Common Language Runtime，公共语言运行时
CLR是通用语言架构(简称CLI)的微软实现版本
CLR是一个类似于JVM的虚拟机，为微软的.Net产品提供运行环境。CLR运行一种称为“通用中间语言”的字节码，这个是微软的通用中间语言实现版本。
运行时提供如下优点：
- 性能得到了改进。
- 能够轻松使用用其他语言开发的组件。
- 类库提供的可扩展类型。
- 语言功能，如面向对象的编程的继承、接口和重载。
- 允许创建多线程的可缩放应用程序的显式自由线程处理支持。
- 结构化异常处理支持。
- 自定义特性支持。
- 垃圾回收（Garbage Collector），它能为你自动管理内存。
  - GC自动从内存中删除程序不再访问的对象
  - GC是程序员不再操心许多以前必须执行的任务，比如释放内存和检查内存泄漏。这可不是小特性，因为检查内存泄漏可能非常困难而且耗时。
- 使用委托取代函数指针，从而增强了类型安全和安全性。

3. MSIL / CIL / IL

IL ：中间语言
CIL：通用中间语言
MSIL：微软的通用中间语言实现版本

4. 托管代码和非托管代码

使用面向运行时的语言编译器开发的代码称为托管代码。托管代码具有许多优点，例如：跨语言集成、跨语言异常处理、增强的安全性、版本控制和部署支持、简化的组件交互模型、调试和分析服务等。
在公共语言运行库环境的外部，由操作系统直接执行的代码。 非托管代码必须提供自己的垃圾回收、类型检查、安全支持等服务；

在这里插入图片描述

托管代码：为.NET框架编写的代码称为托管代码，需要CLR。
非托管代码：不在CLR控制之下运行的代码，比如Win32C/C++ DLL

5. 扩展

CLR上实际运行的并不是我们通常所用的编程语言(例如C#、VB等)，而是一种字节码形态的“中间语言”。这意味着只要能将代码编译成这种特定的“中间语言”(MSIL),任何语言的产品都能运行在CLR上。
微软已经为多种语言开发了基于CLR的编译器，这些语言包括：C++/CLI、C#、Visual Basic、F#、Iron Python、 Iron Ruby和IL。除此之外，其他的一些公司和大学等机构也位一些语言开发了基于CLR的编译器，例如Ada、APL、Caml、COBOL、Eiffel、Forth、Fortran、Haskell、Lexicon、LISP、LOGO、Lua、Mercury、ML、Mondrian、Oberon、Pascal、Perl、PHP、Prolog、RPG、Scheme、Smaltak、Tcl/Tk。
CLR为不同的编程语言提供了统一的运行平台，在很大程度上对上层开发者屏蔽了语言之间才特性差异。对于CLR来说，不同语言的编译器(Compiler)就相当于一个这种语言的代码审查者(Checker),所做的工作就是检查源码语法是否正确，然后将源码编译成CLR所需要的中间语言(IL)。所以编程语言对于CLR是透明的，也就是说CLR只知道IL的存在，而不知道IL是由哪种语言编译而来。
有了公共语言运行时，就可以很容易地设计出对象能够跨语言交互的组件和应用程序。 CLR的这种“公共语言”的特性使得“多语言混合编程”成为可能，让APL开发人员可以使用自己熟悉的语言和语法来开发基于.Net的项目。当然，更重要的是，这种特性允许用不同的语言来开发同一个项目的不同模块，比如在一个项目中用Visual Basic开发UI、用APL开发财务相关的模块，而与数学计算有关的模块使用F#，充分利用这些语言的特性，将会得到意想不到的效果。

4. 编译过程

本结所用示例图来自 C#、.NET Framework、CLR的关系

（1）编译成CIL：.NET语言的编译器接受源代码文件，并生成名为程序集的输出文件。程序集可以是 exe 或 dll
- 程序集里的代码并不是本机代码，而是一种名称为CIL（Common Intermediate Language，公共中间语言）的中间代码。
- 程序集包含的信息中，包含下列项目：程序的CIL、程序中使用的类型的元数据、对其他程序集引用的元数据
（2）编译成本机代码并执行：程序的CIL直到它被调用运行时才会被编译成本机代码。在运行时，CLR执行下面的步骤（如下图）
- 检查程序集的安全特性
- 在内存中分配空间
- 把程序集中的可执行代码发送给实时（Just-in-Time）编译器，把其中的一部分编译成本机代码。