C Sharp

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
С#
C Sharp wordmark.svg
Класс языка
Появился в

2000

Автор

Андерс Хейлсберг

Выпуск

7.0 (7 марта 2017)

Система типов

статическая, динамическая, строгая, утиная, вывод типов

Основные реализации:

Visual C#, .NET Framework, Mono, DotGNU

Диалекты

, Spec#, Polyphonic C#

Испытал влияние

C++, Java[1][2][3], Delphi, Модула-3 и Smalltalk

Повлиял на

, F#, Nemerle, Vala, Windows PowerShell, Kotlin

Сайт

visualstudio.com

C# (произносится си шарп) — объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 19982001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.

Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Pascal, Модула, Smalltalk и, в особенности, Java — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

Особенности языка[править | править вики-текст]

C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем (однако, эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET). CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.

Название языка[править | править вики-текст]

Название «Си шарп» (от англ. sharp — диез) происходит от музыкальной нотации, где знак диез означает повышение соответствующего ноте звука на полутон[4], что аналогично названию языка C++, где «++» обозначает инкремент переменной. Название также является игрой с цепочкой C → C++ → C++++(C#), так как символ «#» можно составить из 4 знаков «+»[5].

Вследствие технических ограничений на отображение (стандартные шрифты, браузеры и т. д.) и того обстоятельства, что знак диез ♯ не представлен на стандартной клавиатуре, знак # был выбран для представления знака диез при записи имени языка программирования[6]. Это соглашение отражено в Спецификации Языка C# ECMA-334[7]. Тем не менее, на практике (например, при размещении рекламы и коробочном дизайне[8]), Майкрософт использует предназначенный музыкальный знак.

Названия языков программирования не принято переводить, поэтому язык следует называть по-английски «Си шарп».

Стандартизация[править | править вики-текст]

C# стандартизирован в ECMA (ECMA-334)[9] и ISO (ISO/IEC 23270)[10].

Известно как минимум о трёх независимых реализациях C#, базирующихся на этой спецификации и находящихся в настоящее время на различных стадиях разработки:

Версии[править | править вики-текст]

На протяжении разработки языка C# было выпущено несколько его версий:

Версия Спецификация языка Дата .NET Framework Visual Studio
ECMA ISO/IEC Microsoft
C# 1.0 Декабрь 2002 Апрель 2003 Январь 2002 Январь 2002 .NET Framework 1.0 Visual Studio .NET (2002)
C# 1.2 Октябрь 2003 Апрель 2003 .NET Framework 1.1 Visual Studio .NET 2003
C# 2.0 Июнь 2006 Сентябрь 2006 Сентябрь 2005[11] Ноябрь 2005 .NET Framework 2.0 Visual Studio 2005
C# 3.0 Отсутствует[12] Август 2007 Ноябрь 2007 .NET Framework 3.5 Visual Studio 2008
C# 4.0 Апрель 2010 Апрель 2010 .NET Framework 4 Visual Studio 2010
C# 5.0 Июнь 2013 Август 2012 .NET Framework 4.5 Visual Studio 2012
C# 6.0 Отсутствует Июль 2015 Июль 2015 .NET Framework 4.6 Visual Studio 2015
C# 7.0 Отсутствует Март 2017 Март 2017 .NET Framework 4.6 Visual Studio 2017
Общая информация по версиям
C# 2.0 C# 3.0 C# 4.0 C# 5.0 C# 6.0 C# 7.0[13]
Новые
возможности
  • Частичные типы
  • Обобщённые типы (generics)
  • Итераторы и ключевое слово yield
  • Анонимные методы
  • Оператор null-объединения
  • Nullable-типы
  • Запросы, интегрированные в язык (LINQ)
  • Инициализаторы объектов и коллекций
  • Лямбда-выражения
  • Деревья выражений
  • Неявная типизация и ключевое слово var
  • Анонимные типы
  • Методы расширения
  • Автоматические свойства
  • Динамическое связывание и ключевое слово dynamic
  • Именованные и опциональные аргументы
  • Обобщенная ковариантность и контрвариантность
  • Библиотека TPL, концепция задач и классы Task, Parallel
  • Класс MemoryCache
  • Классы параллельных коллекций
  • Шаблон TAP
  • Асинхронные методы async и await
  • Сведения о вызывающем объекте
  • Компилятор как сервис
  • Импорт членов статических типов в пространство имён
  • Фильтры исключений
  • await в блоках catch/finally
  • Инициализаторы автосвойств
  • Автосвойства только для чтения
  • null-условные операции (?. и ?[])
  • Интерполяция строк
  • Оператор nameof
  • Инициализатор словаря
  • Функции сжатые до выражений
  • out-переменные
  • Сопоставление с шаблоном
  • Шаблоны с is
  • Шаблоны и выражение switch
  • Кортежи
  • Распаковка кортежей (деконструкторы)
  • Локальные функции
  • Улучшения литералов
  • Локальные переменные и возвращаемые значения по ссылке
  • Расширение списка типов, возвращаемых асинхронными методами
  • Больше членов класса в виде выражений
  • throw выражения

Версия 1.0[править | править вики-текст]

Проект C# был начат в декабре 1998 и получил кодовое название COOL (C-style Object Oriented Language). Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года.

Первая версия C# напоминала по своим возможностям Java 1.4, несколько их расширяя: так, в C# имелись свойства (выглядящие в коде как поля объекта, но на деле вызывающие при обращении к ним методы класса), индексаторы (подобные свойствам, но принимающие параметр как индекс массива), события, делегаты, циклы foreach, структуры, передаваемые по значению, автоматическое преобразование встроенных типов в объекты при необходимости (boxing), атрибуты, встроенные средства взаимодействия с неуправляемым кодом (DLL, COM) и прочее.

Кроме того, в C# решено было перенести некоторые возможности C++, отсутствовавшие в Java: беззнаковые типы, перегрузку операторов (с некоторыми ограничениями, в отличие от C++), передача параметров в метод по ссылке, методы с переменным числом параметров, оператор goto (с ограничениями). Также в C# оставили ограниченную возможность работы с указателями — в местах кода, специально обозначенных словом unsafe и при указании специальной опции компилятору.

Версия 2.0[править | править вики-текст]

Проект спецификации C# 2.0 впервые был опубликован Microsoft в октябре 2003 года; в 2004 году выходили бета-версии (проект с кодовым названием Whidbey), C# 2.0 окончательно вышел 7 ноября 2005 года вместе с Visual Studio 2005 и .NET 2.0.

Новые возможности в версии 2.0
  • Частичные типы (разделение реализации класса более чем на один файл).
  • Обобщённые, или параметризованные типы (generics). В отличие от шаблонов C++, они поддерживают некоторые дополнительные возможности и работают на уровне виртуальной машины. Вместе с тем, параметрами обобщённого типа не могут быть выражения, они не могут быть полностью или частично специализированы, не поддерживают шаблонных параметров по умолчанию, от шаблонного параметра нельзя наследоваться, и т. д.[14]
  • Новая форма итератора, позволяющая создавать сопрограммы с помощью ключевого слова yield, подобно Python и Ruby.
  • Анонимные методы, обеспечивающие функциональность замыкания.
  • Оператор null-объединения: '??': return obj1 ?? obj2; означает (в нотации C# 1.0) return obj1!=null ? obj1 : obj2;.
  • Обнуляемые (nullable) типы - значения (обозначаемые вопросительным знаком, например, int? i = null;), представляющие собой те же самые типы-значения, способные принимать также значение null. Такие типы позволяют улучшить взаимодействие с базами данных через язык SQL.
  • Возможность создавать хранимые процедуры, триггеры и даже типы данных на .Net языках (в том числе и на C#).
  • Поддержка 64-разрядных вычислений, что кроме всего прочего, позволяет увеличить адресное пространство и использовать 64-разрядные примитивные типы данных.

Версия 3.0[править | править вики-текст]

В июне 2004 года Андерс Хейлсберг впервые рассказал на сайте Microsoft о планируемых расширениях языка в C#3.0[15]. В сентябре 2005 года вышли проект спецификации C# 3.0 и бета-версия C# 3.0, устанавливаемая в виде дополнения к существующим Visual Studio 2005 и .NET 2.0. Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5.

Новые возможности в версии 3.0

В C# 3.0 появились следующие радикальные добавления к языку:

  • ключевые слова select, from, where, позволяющие делать запросы из XML документов, коллекций и т. п. Эти запросы имеют сходство с запросами SQL и реализуются компонентом LINQ. (Сама фраза «language integrated query» переводится «запрос, интегрированный в язык».)
  • Инициализация объекта вместе с его свойствами:
Customer c = new Customer(); c.Name = "James"; c.Age=30;
можно записать как
Customer c = new Customer { Name = "James", Age = 30 };
listOfFoo.Where(delegate(Foo x) { return x.size > 10; });
теперь можно записать как
listOfFoo.Where(x => x.size > 10);
  • Деревья выражений:
лямбда-выражения теперь могут представляться в виде структуры данных, доступной для обхода во время выполнения, тем самым позволяя транслировать строго типизированные C#-выражения в другие домены (например, выражения SQL).
  • Неявная типизация: Вывод типов локальной переменной. Для неявной типизации вместо названия типа данных используется ключевое слово var. Затем уже при компиляции компилятор сам выводит тип данных исходя из присвоенного значения:var x = "hello"; вместо string x = "hello";
  • Анонимные типы: var x = new { Name = "James" };
  • Методы расширения. Появилась возможность добавления новых методов в уже существующие классы. Реализуется с помощью ключевого слова this при первом параметре статической функции статического класса.
public static class StringExtensions
{
  public static int ToInt32(this string val)
  {
    return Int32.Parse(val);
  }
}
// ...
string s = "10";
int x = s.ToInt32();
  • Автоматические свойства: компилятор сгенерирует закрытое (private) поле и соответствующие аксессор и мутатор для кода вида
public string Name { get; private set; }

C# 3.0 совместим с C# 2.0 по генерируемому MSIL-коду; улучшения в языке — чисто синтаксические и реализуются на этапе компиляции. Например, многие из интегрированных запросов LINQ можно осуществить, используя безымянные делегаты в сочетании с предикатными методами над контейнерами наподобие List.FindAll и List.RemoveAll.

Версия 4.0[править | править вики-текст]

Превью C# 4.0 было представлено в конце 2008 года, вместе с CTP-версией Visual Studio 2010.

Visual Basic 10.0 и C# 4.0 были выпущены в апреле 2010 года, одновременно с выпуском Visual Studio 2010.

Новые возможности в версии 4.0[16]
  • Возможность использования позднего связывания, для использования:
    • с языками с динамической типизацией (Python, Ruby)
    • с COM-объектами
    • отражения (reflection)
    • объектов с изменяемой структурой (DOM). Появляется ключевое слово dynamic.
  • Именованные и опциональные параметры
  • Новые возможности COM interop
  • Ковариантность и контравариантность обобщенных интерфейсов и делегатов
  • Контракты в коде (Code Contracts)
  • Библиотека параллельных задач TPL (Task Parallel Library), концепция задач и классы Task, TaskFactory, Parallel
  • Добавлен класс MemoryCache, который предназначен для кэширования контента. Он похож на класс Cache ASP.NET, но его можно использовать при написании вэб- / графических / консольных приложений.
  • Добавлено пространство имен System.Collections.Concurrent и новые классы параллельных коллекций (ConcurrentQueue, ConcurrentStack, ConcurrentBag,...), которые предоставляют не только большую эффективность, но и более полную поотокобезопасность.

Примеры:

dynamic calc = GetCalculator();
int sum = calc.Add(10, 20); // Динамический вызов
public void SomeMethod(int x, int y = 5, int z = 7); // Опциональные параметры

Версия 5.0[править | править вики-текст]

Новые возможности в версии 5.0

  • Шаблон TAP (Task-based Asynchronous Pattern). TAP использует один метод для представления инициализации и завершения асинхронной операции.
  • Асинхронные методы (async и await) - как реализация шаблона TAP.

Версия 6.0[править | править вики-текст]

Новые возможности в версии 6.0

  • null-условные операторы. Добавлены новые операторы: ?. и ?[]:
int? length = customers?.Length; // null if customers is null
Customer first = customers?[0];  // null if customers is null
  • Функции сжатые до выражений (expression-bodied functions). Теперь определение метода может быть задано с использованием лямбда-синтаксиса:
public Point Move(int dx, int dy) => new Point(x + dx, y + dy);
  • Инициализаторы автосвойств. Автосвойства теперь можно инициализировать при объявлении:
public string First { get; set; } = "Jane";
  • Автосвойства только для чтения. Автосвойства теперь могут быть объявлены без сеттеров:
public string First { get; } = "Jane";
  • Инициализаторы индексов. Теперь можно инициализировать не только объекты и коллекции, но и словари:
var numbers = new Dictionary<int, string> {
    [7] = "seven",
    [9] = "nine",
    [13] = "thirteen"
};
  • Интерполяция строк. Вместо использования конструкций с String.Format(), например:
var s = String.Format("{0} is {1} year{{s}} old", p.Name, p.Age);

теперь можно размещать код прямо в строке:

var s = $"{p.Name} is {p.Age} year{{s}} old";
  • Фильтры исключений. Появилась возможность задавать условия для блоков catch:
try {  } catch (Exception e) when (Log(e)) {  }
  • Импорт статических функций типов. Теперь доступ к статическим членам типов возможен без указания полного имени этих членов:
using static System.Console;
using static System.Math;
class Program
{
    static void Main()
    {
        WriteLine(Sqrt(3*3 + 4*4)); 
    }
}
  • Оператор nameof. Новый оператор, который возвращает компактное строковое представление для переданного в качестве аргумента типа:
WriteLine(nameof(person.Address.ZipCode)); // prints "ZipCode"
  • Для асинхронного программирования была добавлена возможность использования операторов await внутри блоков catch и finally:
Resource res = null;
try
{
    res = await Resource.OpenAsync();       // You could do this.
} 
catch(ResourceException e)
{
    await Resource.LogAsync(res, e);         // Now you can do this …
}
finally
{
    if (res != null) await res.CloseAsync(); // … and this.
}

Версия 7.0[править | править вики-текст]

Новые возможности в версии 7.0[13]

  • out-переменные, которые позволяют объявить переменные сразу в вызове метода (причем областью видимости для таких переменных является внешний блок):
p.GetCoordinates(out int x, out int y);
  • Сопоставление с шаблоном. Вводится понятие шаблона (pattern), который представляет собой синтаксическую конструкцию, позволяющую проверить соответствие переменной определенной форме и извлечь из нее информацию.
  • Шаблоны с is (is теперь может использоваться не только с типом, но и с шаблоном - в качестве правого аргумента)
  • Шаблоны и выражение switch. Варианты использования switch были расширены, теперь можно:
    • использовать любые типы (не только примитивные);
    • использовать шаблоны в выражениях case;
    • добавлять дополнительные условия к выражениям case (используя ключевое слово when).
  • Кортежи. Добавлен новый значимый тип кортеж и синтаксис работы с данными этого типа:
(string, string, string) LookupName(long id) // возвращаемый тип - кортеж
{
    ... // инициализируем данные
    return (first, middle, last); // литерал кортежа
}
  • Распаковка кортежей. Была добавлена новая синтаксическая конструкция деконструктор, позволяющая извлечь кортеж, состоящий из членов класса.
  • Локальные функции. Теперь функцию, которая используется только в теле какого-либо метода можно объявить прямо в теле этого метода.
  • Улучшения литералов. Были добавлены бинарные литералы и символ разделителя (_) в числовых литералах.
  • Локальные переменные и возвращаемые значения по ссылке. Расширена функциональность ключевого слова ref. Теперь можно возвратить данные из метода или сохранить их в локальной переменной по ссылке.
  • Расширение списка типов, возвращаемых асинхронными методами
  • Больше членов класса в виде выражений. Синтаксис функций, сжатых до выражений (expression-bodied functions), теперь применим для сеттеров, геттеров, конструкторов и деструкторов.
  • throw-выражения. Теперь можно использовать throw в функциях, сжатых до выражений (expression-bodied functions):
public string GetLastName() => throw new NotImplementedException();

Пример «Hello, World!»[править | править вики-текст]

Ниже представлен код классической программы «Hello world» на C# для консольного приложения:

using System;

namespace Example
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("Hello World!"); // Вывод заданного текста в консоль
            Console.ReadKey(); // Ожидание нажатия клавиши пользователем
        }
    }
}

и код этой же программы для приложения Windows Forms:

// assembly: System.dll
// assembly: System.Drawing.dll
// assembly: System.Windows.Forms.dll
using System;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsForms
{
    public class Program
    {
        [STAThread]
        public static void Main()
        {
            new DemoForm().ShowDialog();
        }
    }

    public class DemoForm : Form
    {
        Label label = new Label();

        public DemoForm()
        {
            label.Text = "Hello World!";
            this.Controls.Add(label);
            this.StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen;
            this.BackColor = Color.White;
            this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.Fixed3D;
        }
    }
}

Реализации[править | править вики-текст]

Существует несколько реализаций C#:

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. «Поскольку язык С# унаследовал свой синтаксис от C++ и Java…» Трей Нэш. C# 2010: ускоренный курс для профессионалов = Accelerated C# 2010. — М.: Вильямс, 2010. — С. 17. — 592 с. — ISBN 978-5-8459-1638-9.
  2. «Язык C# <…> унаследовал много полезных возможностей от других языков программирования и напрямую связан с двумя наиболее широко применяемыми в мире компьютерными языками — C и C++, а также с языком Java», однако далее: «Связь между C# и Java более сложная. Оба языка разработаны для создания переносимого кода, базируются на C и C++, используют их синтаксис и объектную модель. Однако между этими языками нет прямой связи, они больше похожи на двоюродных братьев, имеющих общих предков, но отличающихся многими признаками» Герберт Шилдт. C# учебный курс = C#. A Beginner's Guide. — М.: Питер, 2003. — С. 20. — ISBN 966-552-121-7.
  3. Герберт Шилдт. Полный справочник по С# = C#: The Complete Reference. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. — С. 26-27. — 752 с. — ISBN 5-8459-0563-X.
  4. Kovacs, James C#/.NET History Lesson (англ.) (September 7, 2007). Проверено 23 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  5. The A-Z of Programming Languages: C# (англ.). computerworld.com.au (1 October 2008). Проверено 2 сентября 2014.
  6. Microsoft C# FAQ (недоступная ссылка — история). Microsoft. Проверено 25 марта 2008. Архивировано 30 апреля 2003 года.
  7. C# Language Specification. — 4th. — ECMA International, 2006.
  8. Visual C#.net Standard (JPEG). Microsoft (September 4, 2003). Проверено 18 июня 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  9. Standard ECMA-334 C# Language Specification, 4rd edition (англ.). Ecma International (June 2006). Проверено 16 мая 2017.
  10. ISO/IEC 23270:2003 Information technology -- C# Language Specification (англ.). International Organization for Standardization (April 2003). Проверено 16 мая 2017.
  11. Спецификация по Microsoft C# 2.0 содержит описание лишь новых возможностей версии 2.0. Особенности версии описаны в спецификации 1.2, приведенной выше.
  12. Для версий языка C# 3.0, 4.0 и 5.0 пока нет утверждённых ECMA или ISO/IEC спецификаций.
  13. 1 2 Mads Torgersen. New Features in C# 7.0 (англ.). .NET Blog. Microsoft (9 March 2017). Проверено 7 мая 2017.
  14. Differences Between C++ Templates and C# Generics (C# Programming Guide) (англ.). Microsoft (17 December 2016). Проверено 16 мая 2017.
  15. Anders Hejlsberg - Programming data in C# 3.0 (англ.). The Channel 9 Team. Microsoft (16 June 2004). Проверено 16 мая 2017.
  16. Visual Studio 2010: примеры для C# 4.0. Microsoft (17 июля 2012). Проверено 16 мая 2017.
  17. Dot Net Anywhere

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]