目錄第1章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思維及C#開發(fā)環(huán)境1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,world!”1.3標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念1.5C#中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——棧與堆1.6小結(jié)及作業(yè)1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#第一代1946-1950穿孔卡片第二代1950-1960匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言（AssemblyLanguage）是任何一種用于電子計(jì)算機(jī)、微處理器的低級(jí)語(yǔ)言，亦稱為符號(hào)語(yǔ)言。用一些容易理解和記憶的縮寫單詞來代替一些特定的指令，例如：用“ADD”代表加法操作指令，“SUB”代表減法操作指令。在今天的實(shí)際應(yīng)用中，它通常被應(yīng)用在底層，硬件操作和高要求的程序優(yōu)化的場(chǎng)合。驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)運(yùn)行程序都需要匯編語(yǔ)言。第三代1957-今高級(jí)語(yǔ)言1950-1959Fortran語(yǔ)言和Lisp語(yǔ)言(鼻祖）1960-1969ALGO60奠定了現(xiàn)代高級(jí)語(yǔ)言的基礎(chǔ) ->CPL->BCPL1970-1980(1972)C語(yǔ)言和Smalltalk(面向?qū)ο?1980-1989

GUI->C++與Objective-C1990-1999(PC時(shí)代)VB:編程語(yǔ)言與IDE的結(jié)合(黃金時(shí)代)Python簡(jiǎn)化語(yǔ)法解釋型語(yǔ)言 (1995)Java,JavaScript,PHP,Ruby2000-2010(2002)C#(.NET框架） D語(yǔ)言、Rust、Go2011-2020(移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代)Kotlin，Swift，Dart2021-今 (2022)Carbon（谷歌）1.C#誕生于2002年，是微軟結(jié)合了C++、VB的成功經(jīng)驗(yàn)，并借鑒JAVA的優(yōu)點(diǎn)而推出的集大成者，且隨著2019年.NETCore框架的推出，C#已成為一種跨平臺(tái)（Win、Linux、Andorid、IOS）的編程語(yǔ)言；2.C#新特性不斷在引入，在很長(zhǎng)一段時(shí)間都是語(yǔ)言特性的探索者和領(lǐng)路人，并在語(yǔ)法結(jié)構(gòu)上保持了JAVA所不具備的“友好”與“優(yōu)雅”！開創(chuàng)了很多編程安全有益的思想。后面出現(xiàn)的新語(yǔ)言，無一不受到C#的影響;3.C#在Windows平臺(tái)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械領(lǐng)域可作為編寫上位機(jī)（連接下位機(jī)）或軟件界面（GUI）的編程語(yǔ)言。1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#C#與.NET框架20世紀(jì)90年代 Windows平臺(tái)編程語(yǔ)言：VB、C、C++。Win32、MFC、COM。Win32API非面向?qū)ο驧FC(Microsoft

Foundation

Class)接口不統(tǒng)一COM

(Component

Object

Model)代碼復(fù)雜、丑陋下一代平臺(tái)：一個(gè)集成的、面向?qū)ο蟮拈_發(fā)框架——一致和優(yōu)雅.NET框架：多平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)化、安全性，組成包括：執(zhí)行環(huán)境CLR(CommonLanguageRuntime,公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù))基類庫(kù)BCL(BaseClassLibrary)編程工具VisualStudio改進(jìn)：面向?qū)ο?、接口一致、Web編程、自動(dòng)垃圾收集、多語(yǔ)言互操作、簡(jiǎn)化部署、類型安全性、基類庫(kù)C#是微軟在.NET框架上開發(fā)程序而設(shè)計(jì)的。1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#C#與.NET框架編譯過程

編譯器接收源代碼文件，生成程序集（exe或dll文件），程序集包括：程序集代碼CIL(CommonIntermediateLanguage，公共中間語(yǔ)言）程序中使用的類型元數(shù)據(jù)對(duì)其他程序集引用的元數(shù)據(jù)執(zhí)行：程序的CIL直到調(diào)用時(shí)才會(huì)被編譯成本機(jī)代碼，執(zhí)行的步驟如下檢查程序集的安全特性在內(nèi)存中分配空間把程序集中的可執(zhí)行代碼發(fā)送給JIT(just-in-time)編譯器，編譯成本機(jī)代碼。1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#C#與.NET框架核心：NET框架的核心組件是CLR，它在操作系統(tǒng)的頂層，負(fù)責(zé)管理程序的執(zhí)行，CLR還提供下列服務(wù)：自動(dòng)垃圾收集；安全和認(rèn)證：通過訪問BCL得到廣泛的編程功能，包括如Web服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)之類的功能。1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#C#與.NET框架演化：.NETCore全新的開始基于云；跨平臺(tái)（Win/Android/ios)；開源時(shí)間版本新特性2002.11.0C#2005.112.0泛型2007.113.0LINQ2010.44.0命名參數(shù)和可選參數(shù)2012.85.0異步2015.76.0語(yǔ)言增強(qiáng)Roslyn開源編譯器2017.37.0值元組模式匹配2019.98.0面向.NETCore2020.119.0模式精減2021.1110.0類型改進(jìn)2022.1111.0泛型數(shù)學(xué)1.1程序語(yǔ)言的發(fā)展與C#C#與本門課程為什么選擇C#？現(xiàn)代高級(jí)優(yōu)雅編寫機(jī)械控制程序的上位機(jī)要學(xué)什么？編程的思想、邏輯面向?qū)ο缶幊痰母拍頒#程序的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)雅1.2第1個(gè)程序：打印“Hello，world!”Hello,world創(chuàng)建新項(xiàng)目1.2第1個(gè)程序：打印“Hello，world!”Hello,world選擇控制臺(tái)應(yīng)用1.2第1個(gè)程序：打印“Hello，world!”Hello,world配置項(xiàng)目名稱和存放位置，勾選同一目錄1.2第1個(gè)程序：打印“Hello，world!”Hello,world其他信息1.2第1個(gè)程序：打印“Hello，world!”Hello,world編輯器1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!代碼：namespaceHello_world{

internal

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{Console.WriteLine("Hello,World!");

}

}}運(yùn)行結(jié)果：1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!代碼（稍作修改）：usingSystem;

namespaceHello__world{internalclassProgram

{staticvoidMain()

{Console.WriteLine("Hello,World!");

}

}}//使用系統(tǒng)類型庫(kù)

//自定義命名空間“Hello__world”//聲明類“Program”

//聲明類的方法，主函數(shù)Main//控制臺(tái)輸出“Hello，World!”C#程序由一個(gè)或多個(gè)類型(class)聲明組成。命名空間(namespace)是與某個(gè)名稱相關(guān)聯(lián)的一組類型聲明。重要?。?！1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!變量：usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain()

{Console.WriteLine("Hello,李雷!歡迎來到全新的游戲世界！這里有無限的冒險(xiǎn)、神秘的地圖、強(qiáng)大的敵人和無數(shù)的可能性等待著你。在這個(gè)奇幻的世界里，你將成為英雄、探險(xiǎn)家或魔法師，創(chuàng)造屬于自己的傳奇。不論你是新手還是老玩家，都請(qǐng)放下包袱，勇敢地踏上這段新的旅程吧！祝你游戲愉快！");

}

}}1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!變量：usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain()

{

string

MyName="李雷";Console.WriteLine("Hello,MyName!歡迎來到全新的游戲世界！這里有無限的冒險(xiǎn)、神秘的地圖、強(qiáng)大的敵人和無數(shù)的可能性等待著你。在這個(gè)奇幻的世界里，你將成為英雄、探險(xiǎn)家或魔法師，創(chuàng)造屬于自己的傳奇。不論你是新手還是老玩家，都請(qǐng)放下包袱，勇敢地踏上這段新的旅程吧！祝你游戲愉快！");

}

}}1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!字符串格式化輸出（方法1）：usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain()

{

string

MyName="李雷";Console.WriteLine("Hello,{0}!歡迎來到全新的游戲世界！這里有無限的冒險(xiǎn)、神秘的地圖、強(qiáng)大的敵人和無數(shù)的可能性等待著你。在這個(gè)奇幻的世界里，你將成為英雄、探險(xiǎn)家或魔法師，創(chuàng)造屬于自己的傳奇。不論你是新手還是老玩家，都請(qǐng)放下包袱，勇敢地踏上這段新的旅程吧！祝你游戲愉快！",MyName);

}

}}1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!字符串格式化輸出（方法2）：usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain()

{

string

MyName="李雷";Console.WriteLine($"Hello,{MyName}!歡迎來到全新的游戲世界！這里有無限的冒險(xiǎn)、神秘的地圖、強(qiáng)大的敵人和無數(shù)的可能性等待著你。在這個(gè)奇幻的世界里，你將成為英雄、探險(xiǎn)家或魔法師，創(chuàng)造屬于自己的傳奇。不論你是新手還是老玩家，都請(qǐng)放下包袱，勇敢地踏上這段新的旅程吧！祝你游戲愉快！");

}

}}1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!輸入文字：usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain()

{Console.WriteLine("請(qǐng)輸入你的名字：");

string

MyName=Console.ReadLine();Console.WriteLine("Hello,{0}!歡迎來到全新的游戲世界！這里有無限的冒險(xiǎn)、神秘的地圖、強(qiáng)大的敵人和無數(shù)的可能性等待著你。在這個(gè)奇幻的世界里，你將成為英雄、探險(xiǎn)家或魔法師，創(chuàng)造屬于自己的傳奇。不論你是新手還是老玩家，都請(qǐng)放下包袱，勇敢地踏上這段新的旅程吧！祝你游戲愉快！",MyName);

}

}}1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!請(qǐng)自行編寫剛才的程序，要求：程序開始，

使用Console.WriteLine()命令提示：“請(qǐng)輸入你的名字：”；使用Console.ReadLine()命令獲取你的名字；輸出：“Hello,你的名字！歡迎來到全新的游戲世界！”1.2第1個(gè)程序：打印“Hello,

World!”Hello,World!Main()函數(shù)：程序的起始點(diǎn)每個(gè)C#程序必須有一個(gè)類帶有Main方法（函數(shù)）。每個(gè)C#程序的可執(zhí)行起始點(diǎn)在Main中的第一條指令。Main必須首字母大寫。空白：空格、制表符(Tab)、換行符、回車符語(yǔ)句：以分號(hào);結(jié)束、{}代碼塊注釋：//、/*…*/、///usingSystem;namespaceHello__world{

internal

class

Program

{

static

voidMain(string[]args)

{Console.WriteLine("請(qǐng)輸入你的名字：");

stringMyName=Console.ReadLine();Console.WriteLine("Hello,{0}!歡迎來到全新的游戲世界！",MyName);

}

}}1.3標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)符定義：標(biāo)識(shí)符是一種字符串，用來命名變量、方法、參數(shù)和許多后面將要閘述的其他程序結(jié)構(gòu)。標(biāo)識(shí)符只能由字母、數(shù)字、下劃線等字符序列組成，且由字母或下劃線開頭；標(biāo)識(shí)符不能與所用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（如C#）系統(tǒng)中已使用的關(guān)鍵字同名。標(biāo)識(shí)符區(qū)分大小寫可以通過把有意義的詞連接成一個(gè)單獨(dú)的描述性名稱來創(chuàng)建自文檔化（self-documenting）的標(biāo)識(shí)符，可以使用大寫和小寫字母（如CardDeck、PlayersHand、FirstName和SocialSecurityNum）某些字符能否在標(biāo)識(shí)符中特定的位置出現(xiàn)是有規(guī)定的，這些規(guī)則如圖所示。1.3標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字命名方法編寫程序時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多名稱：類的名稱、變量名稱、方法名稱、屬性名稱和許多其他名稱。閱讀程序時(shí)，使用命名約定是為要處理的對(duì)象種類提供線索的重要方法。風(fēng)格名稱述描推薦使用示例Pascal大小寫標(biāo)識(shí)符中每個(gè)單詞的首字母大寫用于類型名稱和類中對(duì)外可見成員的名稱。涉及的名稱包括：類、方法、命名空間、屬性和公有字段CardDeck、DealershandCamel大小寫標(biāo)識(shí)符中每個(gè)單詞的首字母大寫，第一個(gè)單詞除外用于局部變量的名稱和方法聲明的形參名稱totalcycleCount、randomSeedParam下劃線加Camel大小寫以下劃線開頭的Camel大小的標(biāo)識(shí)符用于私有和受保護(hù)的字段_cycleCount、_selectedIndex1.3標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字命名方法編寫程序時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多名稱：類的名稱、變量名稱、方法名稱、屬性名稱和許多其他名稱。閱讀程序時(shí)，使用命名約定是為要處理的對(duì)象種類提供線索的重要方法?？删S護(hù)代碼的一個(gè)重要支柱就是使用準(zhǔn)確、自描述的變量名字對(duì)于變量名，不能過于追求簡(jiǎn)潔，否則“欲速則不達(dá)”本書將遵循微軟官方推薦的命名約定，用Camel大小寫作為私有和受保護(hù)的字段名稱。1.3標(biāo)識(shí)符與關(guān)鍵字關(guān)鍵字定義：關(guān)鍵字是用來定義C#語(yǔ)言的字符串記號(hào)。關(guān)鍵字不能被用作變量名或任何其他形式的標(biāo)識(shí)符。所有C#關(guān)鍵字全部都由小寫字母組成。abstractconstexternintoutshorttypeofascontinuefalseinterfaceoverridesizeofuintbasedecimalfinallyparamsstackalloculonginternalbooldefaultfixedisprivatestaticuncheckedbreakdelegatefloatlockprotectedstringunsafebytedoforlongpublicstructunshortcasedoubleforeachnamespacereadonlyswitchusingcatchelsegotonewrefthisvituralcharenumifnullreturnthrowvoidcheckedeventimplicitobjectsbytetruevolatileclassexplicitinoperatorsealedtrywhile1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念C#程序結(jié)構(gòu)：C#程序是一系列類型聲明。與之相對(duì)，C程序是一系列指令和函數(shù)；C++程序是一系列函數(shù)和類。C#程序或DLL的源代碼是一組類型聲明。對(duì)于可執(zhí)行程序，類型聲明中必須有一個(gè)包含Main方法的類。命名空間是一種將相關(guān)的類型聲明分組并命名的方法。因?yàn)槌绦蚴且唤M相關(guān)的類型聲明。namespaceMyProgram{class

StudentClass

{

static

voidMain()

{…

}

}}//創(chuàng)建新的命名空間

//聲明類型1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念“類型”既然C#程序就是一組類型聲明，那么學(xué)習(xí)C#就是學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建和使用類型。所以，我們首先要了解什么是類型。概念：類型是一種模板。用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，模板說明了所要構(gòu)造的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特征，并由以下元素定義：名稱用于保存數(shù)據(jù)成員的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一些行為及約束條件圖：short類型和int類型的組成元素1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念“類型”實(shí)例化類型：從某個(gè)類型模板創(chuàng)建實(shí)際的對(duì)象，稱為該類型的實(shí)例化。通過實(shí)例化類型而創(chuàng)建的對(duì)象稱為類型的實(shí)例。在C#程序中，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都是某種類型的實(shí)例。類型模板可以是系統(tǒng)類型（如int、float），或用戶自定義類型(如MyProgram)。圖：short類型和int類型的組成元素namespaceMyProgram{classStudent{}class

StudentClass

{static

voidMain()

{intStuNum;stringF1;StudentstuMonitor=newStudent();…

}

}}//創(chuàng)建新的命名空間

//聲明類型//聲明類型//創(chuàng)建int的實(shí)例StuNum//創(chuàng)建string實(shí)例F1//創(chuàng)建Student的實(shí)例stuMonitor1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念“類型”預(yù)定義類型：16種預(yù)定義類型，包括13種簡(jiǎn)單類型和3種非簡(jiǎn)單類型。其中，13種簡(jiǎn)單類型：11種數(shù)值類型。字符類型char。布爾類型bool(true/false)。3種非簡(jiǎn)單類型：String——Unicode字符數(shù)組。Object——所有其他類型的基類。Dynamic——使用動(dòng)態(tài)語(yǔ)言編寫的程序集時(shí)使用。圖：16種預(yù)定義類型1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念“類型”用戶定義類型：包括6種類型。類類型（class）結(jié)構(gòu)類型（struct）數(shù)組類型（array）枚舉類型（enum）委托類型（delegate）接口類型（interface）創(chuàng)建用戶定義類型：通過類型聲明創(chuàng)建，類型聲明包含以下信息：要?jiǎng)?chuàng)建的類型的種類新類型的名稱對(duì)類型中每個(gè)成員的聲明（名稱和規(guī)格），array和delegate類型除外，它們不含有命名成員。classStudent{intStuNum;stringF1;intMeanScore();}//創(chuàng)建新的類型//成員：數(shù)據(jù)成員，函數(shù)成員1.4C#程序的結(jié)構(gòu)特征與“類型”的概念“類型”使用類型：一且聲明了類型，就可以創(chuàng)建和使用這種類型的對(duì)象，就像它們是預(yù)定義類型一樣。使用預(yù)定義類型是一個(gè)單步過程，簡(jiǎn)單地實(shí)例化對(duì)象即可。使用用戶定義類型是一個(gè)兩步過程：必須先聲明類型，然后實(shí)例化該類型的對(duì)象。1.5棧和堆“?！焙汀岸选眱?nèi)存：程序運(yùn)行時(shí)，它的數(shù)據(jù)必須存儲(chǔ)在內(nèi)存中。一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)需要多大的內(nèi)存、存儲(chǔ)在什么地方，以及如何存儲(chǔ)都依賴于該數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型。運(yùn)行中的程序使用兩個(gè)內(nèi)存區(qū)域來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：棧和堆。棧：棧是一個(gè)內(nèi)存數(shù)組，是一個(gè)LIFO（Last-In-First-Out，后進(jìn)先出）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。棧存儲(chǔ)幾種類型的數(shù)據(jù)：某些類型變量的值程序當(dāng)前的執(zhí)行環(huán)境傳遞給方法的參數(shù)系統(tǒng)管理所有的棧操作。作為程序員，你不需要顯式地對(duì)它做任何事情。但了解棧的基本功能可以更好地了解程序在運(yùn)行時(shí)在做什么，并能更好地了解C#文檔和著作。1.5棧和堆“?！焙汀岸选睏５奶卣鳎簲?shù)據(jù)只能從棧的頂端插入（入棧,push）和刪除（出棧,pop）。圖：棧的特征——入棧和出棧1.5棧和堆“?！焙汀岸选倍眩憾咽且粔K內(nèi)存區(qū)域，在堆里可以分配大塊的內(nèi)存用于存儲(chǔ)某種類型的數(shù)據(jù)對(duì)象。與棧不同堆里的內(nèi)存能夠以任意順序存人和移除。圖4-7展示了一個(gè)在堆里放了4項(xiàng)數(shù)據(jù)的程序。圖：內(nèi)存堆雖然程序可以在堆里保存數(shù)據(jù)，但并不能顯式地刪除它們。CLR的自動(dòng)垃圾收集器在判斷出程序的代碼將不會(huì)再訪問某數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)清除無主的堆對(duì)象。我們因此可以不再操心這項(xiàng)使用其他編程語(yǔ)言時(shí)非常容易出錯(cuò)的工作了。1.5棧和堆“棧”和“堆”值類型與引用類型：數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型定義了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要的內(nèi)存大小及組成該類型的數(shù)據(jù)成員。類型還決定了對(duì)象在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置——棧或堆。值類型：只需要一段單獨(dú)的內(nèi)存，存放于棧中，用于存儲(chǔ)實(shí)際的數(shù)據(jù)。引用類型：需要兩段內(nèi)存。一段存儲(chǔ)實(shí)際的數(shù)據(jù)，存放于堆中；一段是一個(gè)引用，存放于棧，并指向在堆中存放的數(shù)據(jù)。圖：非成員數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)1.5棧和堆“?！焙汀岸选盋#類型的分類：下表列出了C#中可以使用的所有類型以及它們的類別：值類型或引用類型。表：C#中的值類型與引用類型值類型引用類型預(yù)定義類型sbytebytefloatobjectshortushortdoublestringintuintchardynamiclongulongdecimalbool用戶定義類型structenumclassinterfacedelegatearray1.5棧和堆變量變量：一種多用途的編程語(yǔ)言必須允許程序存取數(shù)據(jù)，而這正是通過變量實(shí)現(xiàn)的。變量是一個(gè)名稱，表示程序執(zhí)行時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。變量的聲明：變量在使用前必須聲明——定義變量。給變量命名，并為它關(guān)聯(lián)一種類型；讓編譯器為它分配一塊內(nèi)存。一個(gè)簡(jiǎn)單的變量聲明至少需要一個(gè)類型和一個(gè)名稱。stringMyName="李雷";//聲明字符串變量MyName并初始化類型名稱初始化stringMyName;MyName="李雷";//聲明變量//變量初始化無初始化語(yǔ)句的局部變量有一個(gè)未定義的值，在賦值之前不能使用。變量的自動(dòng)初始化：一些類型變量會(huì)被自動(dòng)設(shè)為默認(rèn)值，另一些則不會(huì)。1.5棧和堆“?！焙汀岸选倍嘧兞柯暶鳎嚎梢栽趩蝹€(gè)聲明語(yǔ)句中聲明多個(gè)同類型變量，變量之間用逗號(hào)’,’隔開intvar1,var2=2,var3=var4=5;stringMyName="李雷",MyClass;//同時(shí)聲明多個(gè)同類型變量//靜態(tài)類型與dynamic