C# 是什么？语言、.NET、版本与第一个程序

C#（读作“C sharp”）是一门通用编程语言，由 Anders Hejlsberg 带领的 Microsoft 团队设计，2002 年首次发布。它是静态类型的（每个变量都有类型，编译器会在程序运行前检查），面向对象的（代码以类来组织），也是托管的（垃圾回收器会帮你释放内存）。现代 C# 还大量借鉴了函数式编程：lambda、LINQ 查询、模式匹配以及不可变的 record。

下面是一个完整的 C# 程序。点击“运行”：

using System;

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

输出：

Hello, Ada! It is 2026.

C# 能用来做什么

C# 是一门通用语言，所以几乎各种软件里都能见到它，不过大部分用途集中在以下几个领域：

• 游戏。 Unity 是使用最广泛的游戏引擎之一，它用 C# 编写脚本。Godot 也支持 C#。
• Web 后端。 ASP.NET Core 是 .NET 的 Web 框架，用于开发 API、网站和实时应用。在公开的基准测试中，它是最快的主流 Web 框架之一。
• 桌面应用。 Windows 上有 WPF 和 Windows Forms，跨平台则有 .NET MAUI 和 Avalonia。
• 云和服务。 Azure Functions、后台任务、运行在容器中的微服务。
• 工具和自动化。 命令行工具、构建脚本、数据处理。

它在使用 Microsoft 技术的企业和游戏工作室中尤其常见。用 .NET MAUI（Xamarin 的继任者）也可以开发移动应用，但这个方向比 Kotlin 或 Swift 小众得多。

C# 和 .NET 不是一回事

C# 是语言。.NET 是运行它的平台，由三部分组成：

1. 运行时（CLR）。 C# 编译器并不生成机器码，而是生成中间语言（IL），存放在 .dll 或 .exe 文件中。程序运行时，公共语言运行时（Common Language Runtime）会把 IL 即时编译（JIT）为本机代码，用垃圾回收器管理内存，并保证类型安全。
2. 基础类库。 集合、文件访问、网络、文本、日期、多线程：System.* 下的一切。
3. SDK。 也就是 dotnet 命令，用来创建、构建、测试和运行项目。

其他语言（F#、Visual Basic）也编译成同样的 IL，所以 C# 程序可以使用用 F# 编写的库。

这个平台有两代。.NET Framework（从 2002 年的 1.0 到 4.8.1）只支持 Windows，至今仍在运行许多老应用。.NET（第 5 版之前叫 .NET Core）是它开源、跨平台的继任者，可以在 Windows、Linux 和 macOS 上运行。新项目都以 .NET 为目标；偶数版本（如 .NET 8 和 .NET 10）提供三年的长期支持。

C# 程序的结构

C# 程序由类型（类、结构体、接口、枚举、record）组成，类型中包含成员（字段、属性、方法）。程序从名为 Main 的静态方法开始执行。命名空间把相关的类型归为一组，using 指令让你可以用简短的名字引用它们。

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}");
        }
    }
}

输出：

Maya: 21.00
Leo: 13.00

从这里已经能看出几点：Order 是一个类，有两个属性（Customer、Total）、一个构造函数和一个方法。decimal 是表示金额的类型，后缀 m 表示一个 decimal 字面量。var 让编译器推断局部变量的类型，List<Order> 是一个只接受 Order 对象的泛型集合。$"..." 里的 {order.Total:F2} 把数字格式化为保留两位小数。

在真实项目中，每个类通常放在单独的文件里，这些文件一起编译成一个程序集。详见类和对象。

静态类型的实际作用

编译器知道每个表达式的类型，所以一大类错误根本不会进入运行中的程序。把字符串赋给 int、调用一个不存在的方法、或者把参数顺序传错，都会在编译时失败，并给出指向出错行的错误。

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);
    }
}

输出：

29.97
45

类型也驱动着编辑器：在 C# 中，自动补全、重命名和“查找所有引用”都是精确的，因为这些工具读取的类型信息和编译器读取的完全一样。

C# 各版本及其新增特性

自 2020 年的 C# 9 起，每年 11 月都会随新的 .NET 一起发布一个新版本；在那之前，每两到三年才发布一个版本。每个版本都力求让已有代码继续编译通过，少数例外（比如 C# 14 中 field 在属性访问器内变成了关键字）会作为破坏性变更记录在文档中，所以为 C# 2 编写的程序如今几乎都能原样编译。

新版本主要是在减少样板代码。下面这个 C# 9 及以上的程序使用了顶级语句（没有 class Program，也没有 Main）、一个 record 和一个 switch 表达式：

// 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);

同样的逻辑用较老的显式写法来写，可以在 C# 6 及之后的所有版本上编译：

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));
    }
}

输出：

standard shipping

两种写法都是合法的 C#。在已有代码、教程和 Unity 项目中，你会遇到较老的显式写法；在新的 .NET 项目中，则会看到更简短的写法。

LINQ：在语言中直接查询数据

LINQ（语言集成查询，C# 3）是人们解释自己为什么喜欢 C# 时常提到的特性之一。它让你用一串方法调用对任何集合进行筛选、排序、分组和转换：

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()}");
    }
}

输出：

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

同样的语法可以用在内存中的列表上，也可以通过 Entity Framework 用在数据库表上，还可以用在 XML 上。更多内容见 LINQ。

C# 适合作为第一门语言吗？

C# 一开始对你的要求比 Python 多：你要声明类型，用分号结束语句，还要把代码放进类里。作为回报，编译器能尽早发现错误，开发工具（Visual Studio、VS Code、Rider）非常出色，而且这些概念可以直接迁移到 Java、TypeScript、Kotlin 和 C++。如果你想做 Unity 游戏，或者在使用 .NET 的公司工作，C# 是显而易见的选择。如果你的目标是数据分析或机器学习，Python 的生态更大。

开始学习时，可以安装 .NET SDK 并运行 dotnet new console，或者从 Hello World 开始，直接在这些页面上运行示例。