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《.net編程先鋒C#》第一章 C#簡介

編輯：關於C語言

第一章 C# 簡介　歡迎您加入C#的世界！這一章將把您引進C#的天地，並回答一些相關的問題，如：您為什麼要使用C#，C++和C#的主要有什麼不同點，以及為什麼C#使開發更容易而且還使您感到很有趣。
為什麼是另外一種編程語言?
　必須回答的一個問題：當您已經使用C++或VB從事企業開發時，為什麼還要學習另一種語言? 市場式的回答就是："在企業計算領域，C#將會變成為用於編寫"下一代窗口服務"(Next Generation Windows Services,簡寫為NGWS )應用程序的主要語言。" 這一章將對用參數請求提供支持，並陳列了C#的一些功能。這一章會使您開胃的。
　C#語言自C/C++演變而來。但是，它現代、簡單、完全面向對象和類型安全。如果您是C/C++程序員，學習曲線將會很平坦。許多C#語句直接借用您所喜愛的語言，包括表達式和操作符。假如不仔細看，簡直會把它當成C++。
　關於C#最重要的一點：它是現代的編程語言。它簡化和現代化了C++在類、名字空間、方法重載和異常處理等領域。屏棄了C++的復雜性，使它更易用、更少出錯。
　對C#的易用有貢獻的是減少了C++的一些特性，不再有宏、模板和多重繼承。特別對企業開發者來說，上述功能只會產生更多的麻煩而不是效益。
　使編程更方便的新功能是嚴格的類型安全、版本控制、垃圾收集(garbage collect)等等。所有的這些功能的目標都是瞄准了開發面向組件的軟件。

　在繼續呈現出更多的功能之前，我想停下來並在下面說明C#至關重要的各種要素。

簡單
現代
面向對象
類型安全
版本控制
兼容
靈活

簡單
　C#具有C++所沒有的一個優勢就是學習簡單。該語言首要的目標就是簡單。很多功能(還不如說是缺少了C++的一些功能)有助於C#全方位的簡單。
　在C#中，沒有C++中流行的指針。默認地，您工作在受管理的代碼中，在那裡不允許如直接存取內存等不安全的操作。我想沒有C++程序員可以聲稱，從沒有使用指針訪問過不屬於他們的內存。
　與指針"戲劇性"密切相關的是"愚蠢的"操作。在C++中，有::、.、和->操作符，它們用於名字空間、成員和引用。對於新手來說，操作符至今仍是學習的一道難關。C#棄用其它操作符，僅使用單個操作符 "."。現在一個程序員所需要理解的就是嵌套名字的注解了。
　您不必記住基於不同處理器架構的隱含的類型，甚至各種整型的變化范圍。C#使用統一的類型系統，屏棄了C++多變的類型系統。這種系統充許您把各種類型作為一個對象查看，它是一個原始類型還是一個full-blown 類。和其它編程語言相比，由於加框(boxing)和消框(unboxing)的機制，把簡單類型當作對象處理並不能獲得性能的改善。稍後將詳細解釋加框和消框，但基本上僅當需要時才使用對象訪問簡單類型這種技術。
　首先，老練的程序員可能不喜歡它，但是整型和布爾型如今終歸是兩種完全不同的數據類型。這就意味著原來if語句中錯誤的賦值現在會被編譯出錯，因為if語句只接受布爾類型的值。再也不會出現誤用賦值符為比較符這樣的錯誤！
　C#同時也解決了存在於C++中已經有些年頭的多余東西(redundancIEs)。這種多余包括常數預定義，不同字符類型等。鑒於多余表單已經從該語言中消失，故一般在C#中都可以使用表單了。

現代
　您投入學習C#的努力是一筆大投資，因為C#是為編寫NGWS 應用程序的主要語言而設計。您將會發現很多自己用C++可以實現或者很費力實現的功能，在C#中不過是一部分基本的功能而已。
　對於企業級的編程語言來說，新增的金融數據類型很受歡迎。您用到了一種新的十進制數據類型，它專用於金融計算方面。如果不喜歡這種現成簡單的類型，根據您應用程序的特殊需求，可以很容易地創建出新的一種數據類型。
　我已經提到，指針不再是您編程武器的一部分。不要太驚訝，全面的內存管理已經不是您的任務。運行時NGWS提供了一個垃圾收集器，負責C#程序中的內存管理。因內存和應用程序都受到管理，所以很必要增強類型安全，以確保應用的穩定性。
　對於C++程序員，異常處理的切不是新的東西，但它是C#的主要功能。C#的異常處理與C++的不同點在於它是交叉語言的(運行時的另一個功能)。在沒有C#之前，您必須處理怪異的HRESULTs，但現在由於使用了基於異常的健壯的出錯處理，這一切都結束了。
　對於現代的應用程序，安全是首要的，C#也不會例外。它提供了元數據語法，用於聲明下述NGWS安全模式的能力和許可。元數據是NGWS運行時的一個關鍵的概念，下一章將涉及到它更深的含義。

面向對象
　您不會預料一種新語言不支持面向對象的功能吧? C#當然支持所有關鍵的面向對象的概念，如封裝、繼承和多態性。完整的C#類模式構建在NGWS運行時的虛擬對象系統(VOS，Virtual Object System)的上層，VOS將在下章描述。對象模式只是基礎的一部分，不再是編程語言的一部分。
　您一開始必須關注的事，就是不再有全局函數、變量或者是常量。所有的東西都封裝在類中，包括事例成員(通過類的事例--對象可以訪問)或都靜態成員(通過數據類型)。這些使C#代碼更加易讀且有助於減少潛在的命名沖突。
　定義類中的方法默認是非虛擬的(它們不能被派生類改寫)。主要論點是，這樣會消除由於偶爾改寫方法而導致另外一些原碼出錯。要改寫方法，必須具有顯式的虛擬標志。這種行為不但縮減速了虛擬函數表，而且還確保正確版本的控制。
　使用C++編寫類，您可以使用訪問權限(Access modifIErs) 給類成員設置不同的訪問等級。C#同樣支持private、protected 和public 三種訪問權限，而且還增加了第四種：internal。有關訪問權限的詳細情況將在第五章 "類" 中說明。
　您曾經創建了多少個類是從多基類派生出來的(ATL 程序員，您的投票不計在內！) ? 大多數情況，僅需從一個類派生出。多基類惹出的麻煩通常比它們解決的問題還多。那就是為什麼C#僅允許一個基類。如果您覺得需要多重繼承，可以運用接口。
　一個可能出現的問題：在C#中不存在指針，如何模仿它? 這個問題的答案很有代表性，它提供了對NGWS運行時事件模式的支持。再次，我將把對它的全面解釋放到第五章。

類型安全
　我再次選指針作為一個例子。在C++中擁有一個指針，您能自由地把它強制轉換成為任何類型，包括干出諸如把一個int*(整型指針)強制轉換成一個double *(雙精度指針)這樣的傻事。只要內存支持這種操作，它就"干過"。這並不是您所想象的企業級編程語言的類型安全。
　綱要性的問題，C#實施最嚴格的類型安全，以保護自己及垃圾收集器(garbage collector)。所以必須遵守C#中一些相關變量的規則：
　您不能使用沒有初始化的變量。對於對象的成員變量，編譯器負責清零。而局部變量，則由您負責清零。當您使用一個沒有初始化的變量時，編譯器會教您怎麼做。優點是能夠避免由於使用不經初始化的變量計算結果而導致的錯誤，而您還不知道這些奇怪的結果是如何產生的。
　C#取消了不安全的類型轉換。不能把一個整型強制轉換成一個引用類型(如對象)，而當向下轉換時，C#驗證這種轉換是正確的。(也就是說，派生類真的是從向下轉換的那個類派生出來的。)
　邊界檢查是C#的一部分。再也不會出現這種情況：當數組實際只定義了n-1個元素，卻超額地使用了n個元素。
　算術運算有可能溢出終值數據類型的范圍。C#允許在語句級或應用程序級檢測這些運算。在允許檢測溢出的情況下，當溢出發生時將會拋出一個異常。
　在C#中，被傳遞的引用參數是類型安全的。

版本可控(Versionable)
　在過去的幾年中，幾乎所有的程序員都至少有一次不得不涉及到眾所周知的"DLL地獄"。該問題起因於多個應用程序都安裝了相同DLL名字的不同版本。有時，老版本的應用程序可以很好地和新版本的DLL一起工作，但是更多的時候它們會中斷運行。現在的版本問題真是令人頭痛。
　就象您將在第八章"用C#寫組件"所看到的，NGWS runtime 將對您所寫的應用程序提供版本支持。C#可以最好地支持版本控制。盡管C#不能確保正確的版本控制，但是它可以為程序員保證版本控制成為可能。有這種支持，一個開發人員就可以確保當他的類庫升級時，仍保留著對已存在的客戶應用程序的二進制兼容。

兼容
　C#並沒有存在於一個封閉的世界中。它允許使用最先進的NGWS的通用語言規定(Common Language Specification，簡寫為CLS)訪問不同的API。CLS規定了一個標准，用於符合這種標准的語言的內部之間的操作。為了加強CLS的編譯，C#編譯器檢測所有的公共出口編譯，並在通不過時列出錯誤。
　當然，您也想能夠訪問舊一點的COM對象。NGWS運行時提供對COM透明的訪問。如何集成原來的代碼將在第10章"非管理代碼的內部操作"有介紹。
　OLE 自動化是一種特殊的動物。任一個使用C++創建OLE自動化項目的人已經喜歡上各種各樣的自動化數據類型。有個好消息就是C#支持它們，而沒有煩鎖的細節。
　最後，C#允許您用C 原型的API進持內部操作。可以從您的應用程序訪問任何DLL中的入口點(有C的原型)。用於訪問原始API的功能稱作平台調用服務(Plaform Invocation Services ，縮寫PInovke)，第10章將展示使用C API進行內部操作的一些例子。

靈活
　上一部分的最後一段有可能提醒了程序員。您可能會問："難道就沒有我要傳遞指針的API嗎?" 您是正確的。不是僅有少數的這種API，而是很多(有點保守的估計)。這種對原始WIN32代碼的訪問有時導致對非安全類指定指針的使用(盡管它們中的一些由於受COM和PInvoke的支持可以解決)。
　盡管C#代碼的缺省狀態是類型安全的，但是您可以聲明一些類或者僅聲明類的的方法是非安全類型的。這樣的聲明允許您使用指針、結構，靜態地分配數組。安全碼和非安全碼都運行在同一個管理空間，這樣暗示著當從安全碼調用非安全碼時不會陷入列集(marshaling)。

小結
　C#語言從C和C++演變而來，它是給那些願意犧牲C++一點底層功能，以獲得更方便和更產品化的企業開發人員而創造的。C#現代、簡單、面向對象和類型安全。盡管它借鑒了C和C++的許多東西，但是在一些諸如名字空間、類、方法和異常處理等特定領域，它們之間還存在著巨大的差異。
　C#為您提供了方便的功能，如垃圾收集、類型安全、版本控制，等等。僅有的"代價"就是，代碼操作默認是類型安全的，不允許指針。光是類型安全就可以搞定了。但是，如果您需要指針，仍可以通過非安全碼使用它們，而且當調用非安全碼時，不能含有列集。