C# là gì? Ngôn ngữ, .NET, phiên bản và chương trình đầu tiên

C# (đọc là "C sharp") là ngôn ngữ lập trình đa dụng do một nhóm tại Microsoft dẫn dắt bởi Anders Hejlsberg thiết kế, phát hành lần đầu năm 2002. C# định kiểu tĩnh (mỗi biến có một kiểu được trình biên dịch kiểm tra trước khi chương trình chạy), hướng đối tượng (code được tổ chức thành các lớp) và được quản lý (bộ thu gom rác (garbage collector) tự giải phóng bộ nhớ cho bạn). C# hiện đại cũng vay mượn nhiều từ lập trình hàm: lambda, truy vấn LINQ, pattern matching và record bất biến.

Đây là một chương trình C# hoàn chỉnh. Nhấn Chạy:

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string name = "Ada";
        int year = 2026;
        Console.WriteLine($"Hello, {name}! It is {year}.");
    }
}

Đầu ra:

Hello, Ada! It is 2026.

C# dùng để làm gì

C# là ngôn ngữ đa dụng nên có mặt trong hầu hết các loại phần mềm, nhưng phần lớn tập trung ở vài lĩnh vực:

• Game. Unity, một trong những game engine được dùng rộng rãi nhất, được lập trình bằng C#. Godot cũng hỗ trợ C#.
• Backend web. ASP.NET Core là framework web của .NET cho API, trang web và ứng dụng thời gian thực. Đây là một trong những framework web phổ biến nhanh nhất trong các benchmark công khai.
• Ứng dụng desktop. WPF và Windows Forms trên Windows, .NET MAUI và Avalonia trên nhiều nền tảng.
• Đám mây và dịch vụ. Azure Functions, background worker, microservice chạy trong container.
• Công cụ và tự động hóa. Công cụ dòng lệnh, script build, xử lý dữ liệu.

C# đặc biệt phổ biến ở các doanh nghiệp vận hành trên công nghệ Microsoft và trong các studio game. Ứng dụng di động có thể viết bằng .NET MAUI (kế nhiệm Xamarin), nhưng đó là mảng nhỏ hơn so với Kotlin hay Swift.

C# và .NET không phải là một

C# là ngôn ngữ. .NET là nền tảng chạy nó, gồm ba phần:

1. Runtime (CLR). Trình biên dịch C# không tạo ra mã máy. Nó tạo ra Intermediate Language (IL), lưu trong các tệp .dll hoặc .exe. Khi chương trình chạy, Common Language Runtime biên dịch IL đó thành mã máy ngay lúc cần (JIT), quản lý bộ nhớ bằng bộ thu gom rác và bảo đảm an toàn kiểu.
2. Thư viện lớp cơ sở. Collection, truy cập tệp, mạng, văn bản, ngày giờ, đa luồng: mọi thứ nằm dưới System.*.
3. SDK. Lệnh dotnet để tạo, build, kiểm thử và chạy dự án.

Các ngôn ngữ khác cũng biên dịch ra cùng IL (F#, Visual Basic), vì vậy một chương trình C# có thể dùng thư viện viết bằng F#.

Nền tảng này có hai thế hệ. .NET Framework (từ 1.0 năm 2002 đến 4.8.1) chỉ chạy trên Windows và vẫn đang chạy nhiều ứng dụng cũ. .NET (gọi là .NET Core cho đến phiên bản 5) là bản kế nhiệm mã nguồn mở, đa nền tảng, chạy trên Windows, Linux và macOS. Dự án mới nhắm tới .NET; các bản phát hành số chẵn như .NET 8 và .NET 10 được hỗ trợ dài hạn ba năm.

Cấu trúc một chương trình C#

Một chương trình C# gồm các kiểu (lớp, struct, interface, enum, record) chứa các thành viên (field, thuộc tính, phương thức). Chương trình bắt đầu chạy từ một phương thức static tên là Main. Namespace gom các kiểu liên quan lại với nhau, còn chỉ thị using cho phép bạn gọi chúng bằng tên ngắn.

using System;
using System.Collections.Generic;

class Order
{
    public string Customer { get; }
    public decimal Total { get; private set; }

    public Order(string customer)
    {
        Customer = customer;
    }

    public void Add(decimal price, int quantity)
    {
        Total += price * quantity;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var orders = new List<Order>();

        var first = new Order("Maya");
        first.Add(4.50m, 2);
        first.Add(12.00m, 1);
        orders.Add(first);

        var second = new Order("Leo");
        second.Add(3.25m, 4);
        orders.Add(second);

        foreach (var order in orders)
        {
            Console.WriteLine($"{order.Customer}: {order.Total:F2}");
        }
    }
}

Đầu ra:

Maya: 21.00
Leo: 13.00

Ở đây đã thấy được vài điều: Order là một lớp có hai thuộc tính (Customer, Total), một hàm khởi tạo và một phương thức. decimal là kiểu dành cho tiền, và hậu tố m đánh dấu một literal decimal. var để trình biên dịch tự suy ra kiểu của biến cục bộ, còn List<Order> là một collection generic chỉ nhận đối tượng Order. Phần {order.Total:F2} bên trong $"..." định dạng số với hai chữ số thập phân.

Trong dự án thực tế, mỗi lớp thường nằm trong tệp riêng, và các tệp được biên dịch chung thành một assembly. Xem chi tiết ở lớp và đối tượng.

Định kiểu tĩnh trong thực tế

Trình biên dịch biết kiểu của mọi biểu thức, nên cả một nhóm lỗi lớn không bao giờ lọt vào chương trình đang chạy. Gán một chuỗi cho biến int, gọi một phương thức không tồn tại hay truyền đối số sai thứ tự đều báo lỗi ngay lúc biên dịch, chỉ rõ dòng có lỗi.

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int quantity = 3;
        decimal price = 9.99m;

        // quantity = "three";  // error CS0029: Cannot implicitly convert type 'string' to 'int'

        decimal total = quantity * price; // int converts to decimal automatically
        Console.WriteLine(total);

        int parsed = int.Parse("42");      // text to number is explicit
        Console.WriteLine(parsed + quantity);
    }
}

Đầu ra:

29.97
45

Kiểu dữ liệu còn giúp cả trình soạn thảo: tự động hoàn thành, đổi tên và "find all references" trong C# đều chính xác vì công cụ đọc cùng thông tin kiểu mà trình biên dịch dùng.

Các phiên bản C# và những gì chúng thêm vào

Từ C# 9 năm 2020, mỗi tháng 11 có một phiên bản mới ra mắt cùng một bản .NET mới; trước đó, cứ hai đến ba năm mới có một phiên bản. Mỗi phiên bản được thiết kế để code cũ vẫn biên dịch được, và các ngoại lệ hiếm hoi (như field trở thành từ khóa bên trong accessor của thuộc tính ở C# 14) đều được ghi lại là breaking change, nên một chương trình viết cho C# 2 gần như luôn biên dịch được nguyên vẹn đến ngày nay.

Các phiên bản mới chủ yếu bớt đi phần code rườm rà. Chương trình dành cho C# 9 trở lên này dùng top-level statement (không có class Program, không có Main), một record và một switch expression:

// C# 9 and later, in a .NET 6+ project (implicit usings import System)
var order = new Order("Maya", 21.00m);
Console.WriteLine(Shipping(order));

static string Shipping(Order o) => o.Total switch
{
    >= 50m => "free shipping",
    >= 20m => "standard shipping",
    _ => "shipping fee applies"
};

record Order(string Customer, decimal Total);

Cùng logic đó theo kiểu tường minh cũ hơn, biên dịch được trên C# 6 và mọi phiên bản sau:

using System;

class Order
{
    public string Customer { get; }
    public decimal Total { get; }
    public Order(string customer, decimal total) { Customer = customer; Total = total; }
}

class Program
{
    static string Shipping(Order o)
    {
        if (o.Total >= 50m) return "free shipping";
        if (o.Total >= 20m) return "standard shipping";
        return "shipping fee applies";
    }

    static void Main()
    {
        var order = new Order("Maya", 21.00m);
        Console.WriteLine(Shipping(order));
    }
}

Đầu ra:

standard shipping

Cả hai cách viết đều là C# hợp lệ. Bạn sẽ gặp kiểu tường minh cũ hơn trong code có sẵn, các bài hướng dẫn và dự án Unity, còn kiểu ngắn gọn trong các dự án .NET mới.

LINQ: truy vấn dữ liệu ngay trong ngôn ngữ

LINQ (Language Integrated Query, C# 3) là một trong những tính năng mà nhiều người nhắc đến khi giải thích vì sao họ thích C#. LINQ cho phép bạn lọc, sắp xếp, nhóm và biến đổi bất kỳ collection nào bằng một chuỗi phương thức:

using System;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main()
    {
        var scores = new[] { 72, 95, 58, 88, 64, 91 };

        var passed = scores
            .Where(s => s >= 65)
            .OrderByDescending(s => s)
            .ToList();

        Console.WriteLine(string.Join(", ", passed));
        Console.WriteLine($"Average: {scores.Average():F1}");
        Console.WriteLine($"Best: {scores.Max()}");
    }
}

Đầu ra:

95, 91, 88, 72
Average: 78.0
Best: 95

Cú pháp này dùng được cho list trong bộ nhớ, cho bảng cơ sở dữ liệu qua Entity Framework và cho XML. Xem thêm ở LINQ.

C# có phải ngôn ngữ đầu tiên tốt không?

C# đòi hỏi nhiều hơn Python ngay từ đầu: bạn khai báo kiểu, kết thúc câu lệnh bằng dấu chấm phẩy và đặt code trong lớp. Bù lại, trình biên dịch bắt lỗi sớm, công cụ (Visual Studio, VS Code, Rider) rất tốt, và các khái niệm áp dụng thẳng sang Java, TypeScript, Kotlin và C++. Nếu bạn muốn làm game Unity hoặc làm việc ở công ty dùng .NET, C# là lựa chọn hiển nhiên. Nếu mục tiêu của bạn là phân tích dữ liệu hay machine learning, Python có hệ sinh thái lớn hơn.

Để bắt đầu, cài .NET SDK và chạy dotnet new console, hoặc bắt đầu với Hello World và chạy các ví dụ ngay trên những trang này.