<展现 C#> 第一章 C#简介(修订）

第一章  C#简介

    欢迎你加入C#（念C sharp）的世界！ 这一章将让你了解C#，并回答一些相关的问题，如：你为什么要使用C#，C++和C#主要有什么不同的地方，以及为什么C#使软件开发更容易而且还更有趣。

1.1 为什么是另外一种编程语言?

    你必须回答的一个问题：当已经使用C++或VB从事企业开发时，为什么还要学习另一种语言?  以商业的观点回答这个问题：“在企业计算领域，C#将会变成为用于编写‘新一代windows服务’(Next Generation Windows Services,简写为NGWS )应用程序的主要语言。”  这一章将对用参数请求提供支持，并陈列了C#的一些功能，它会使你的胃口大开。

    C#语言自C/C++演变而来。但是，它现代、简单、完全面向对象和类型安全。如果你是C/C++程序员，学习曲线将会很平坦。许多C#语句直接借用你所喜爱的语言，包括表达式和操作符。乍一看，还以为它就是C++。

    关于C#最重要的一点：它是现代的编程语言。它简化和革新了C++中的类、名字空间、方法重载和异常处理等领域。摒弃了C++的复杂性，使它更易用、更少出错。

    C#减少了C++的一些功能，更易于使用。不再有宏、模板和多重继承。特别对企业开发者来说，上述功能只会产生更多的麻烦而不是效益。

    使编程更方便的新功能是严格的类型安全、版本控制、垃圾收集(garbage collect)等等。所有这些功能的目标，都是在于开发面向组件的软件。

    在继续呈现出更多的功能之前，我想在以下阐述C#至关重要的各种要素。

   ? 简单

   ?现代

   ?面向对象

   ?类型安全

   ?版本控制

   ?兼容

   ?灵活

 1.1.1 简单

   C#具有C++所没有的一个优势就是简单易学。该语言首要的目标就是简单。很多功能(还不如说是缺少了C++的一些功能)有助于C#全方位地简化。

   在C#中，没有C++中流行的指针。默认地，你工作在受管理的代码中，在那里不允许诸如直接存取内存等不安全的操作。我想没有哪个C++程序员可以声称，他们从来就没有使用指针访问过不属于他们的内存。

   与指针的“悲剧性”密切相关的，就是“愚蠢”的操作。在C++中，有“::”、“.”、和“->”操作符，它们分别用于名字空间、成员和引用。对于新手来说，操作符至今仍是学习的一道难关。C#弃用其它操作符，仅使用单个操作符 “. ”。现在程序员所需要的就是对嵌套名字的理解了。

   你不必记住基于不同处理器架构的隐含的类型，甚至各种整型的变化范围。C#使用统一的类型系统，摒弃了C++多变的类型系统。这种系统允许你把各种类型作为一个对象查看，以确定它是一个原始类型还是一个真正的类。和其它编程语言相比，由于加框(boxing)和消框(unboxing)的机制，把简单类型当作对象处理并不能获得性能的改善。稍后将详细解释加框和消框，但基本上，仅当需要时才能使用简单类型作为对象来访问这种技术。

   首先，老练的程序员可能不喜欢它，但是整型和布尔型如今终究是两种完全不同的数据类型。这就意味着原来if语句中错误的赋值现在会被编译出错，因为if语句只接受布尔类型的值。再也不会出现误用赋值符为比较符这样的错误！

   C#同时也解决了存在于C++中已经有些年头的冗余。这种冗余包括对常数和多种不同字符类型的#define预定义。鉴于冗余格式已经从该语言中消失，故一般在C#中都可以使用这些格式了。

 1.1.2 现代

   你投入学习C#的努力是一笔大投资，因为C#是作为编写NGWS 应用程序的主要语言而设计。你将会发现很多自己用C++可以实现或者很费力实现的功能，在C#中不过是一部分基本的功能而已。

   对于企业级的编程语言来说，新增的金融数据类型很受欢迎。你用到了一种新的十进制数据类型，它专用于金融计算方面。如果不喜欢这种现成简单的类型，根据应用程序的特殊需求，可以很容易地创建出新的一种数据类型。

   我已经提到，指针不再是你编程武器的一部分。不要太惊讶，全面的内存管理已经不是你的任务。运行时NGWS提供了一个垃圾收集器，负责C#程序中的内存管理。因内存和应用程序都受到管理，所以很有必要加强类型安全，以确保应用程序的稳定性。

   对于C++程序员，异常处理确实不是新的东西，可它还是C#的主要功能。C#的异常处理与C++的不同点在于它是跨语言平台的(运行时的另一个功能)。在没有C#之前，你必须处理怪异的HRESULTs，但现在由于使用了基于异常的健壮的出错处理， 这一切都终结了。

   对于现代的应用程序，安全是首要的，C#也不会例外。它提供了元数据语法，用于声明下述NGWS安全模式的性能和许可。元数据是NGWS runtime的一个关键的概念，下一章将涉及到它更深的含义。

 1.1.3 面向对象

    你不会预料一种新语言不支持面向对象的功能吧? C#当然支持所有关键的面向对象的概念，如封装、继承和多态性。完整的C#类模式构建在NGWS runtime的虚拟对象系统(VOS，Virtual Object System)的上层，VOS将在下章描述。对象模式只是基础，而不再是编程语言的一部分。

    你一开始必须关注的，就是不再有全局函数、变量或者是常量。所有的东西都被封装在类中，包括实例成员(通过类的实例――对象，可以访问成员)或静态成员(通过数据类型访问)。这样就使C#代码更加易读，且有助于减少潜在的命名冲突。

    定义类中的方法默认是非虚拟的(它们不能被派生类改写)。主要论点是，这样会消除由于偶尔改写方法而导致另外一些原码出错。要改写方法，必须具有明确的虚拟标志。 这种行为不但缩减了虚拟函数表的大小，而且还确保正确版本的控制。

    使用C++编写类，你可以使用存取修饰符为类成员设置不同的访问等级。C#同样支持private、protected 和public 三种存取权限 ，而且还增加了第四种：internal。有关存取修饰符的详细情况将在第五章 “类” 中说明。

    你创建了多少个类是从多重基类派生出来的(ATL 程序员，你的投票不计在内！) ?  在大多数情况下，只要从一个类派生便可。多重基类惹出的麻烦通常比它们解决的问题还多。这就是为什么C#只允许一个基类。如果你觉得需要多重继承，可以运用接口。

    一个可能出现的问题：在C#中不存在指针，如何模仿它? 这个问题的答案很有代表性，它提供了对NGWS runtime事件模式的支持。再次，我将把对它的全面解释放到第五章。

 1.1.4 类型安全

    我再次选指针作为一个例子。在C++中拥有一个指针，你能自由地把它强制转换成为任何类型，包括做出诸如把一个int*(整型指针)强制转换成一个double *(双精度指针)这样的傻事。只要内存支持这种操作，它就能工作。这并不是你所想象的企业级编程语言的类型安全。

    原则性的问题，C#实施最严格的类型安全，以保护自己及垃圾收集器(garbage collector)。因此必须遵守C#中一些有关变量的规则：

    你不能使用没有初始化的变量。对于对象的成员变量，编译器负责清零。而局部变量，则由你负责清零。当你使用一个没有初始化的变量时，编译器会教你怎么做。优点是能够避免由于使用不经初始化的变量计算结果而导致的错误，而你还不知道这些奇怪的结果是如何产生的。

    C#取消了不安全的类型转换。不能把一个整型强制转换成一个引用类型(如对象)，而当向下转换时，C#验证这种转换是正确的。(也就是说，派生类真的是从向下转换的那个类派生出来的。)

    边界检查是C#的一部分。再也不会出现这种情况：当数组实际只定义了n-1个元素，却超额地使用了n个元素。

    算术运算有可能溢出结果数据类型的范围。C#允许在语句级或应用程序级检测这些运算。在允许检查溢出的情况下，当溢出发生时将会引发一个异常。

    在C#中，被传递的引用参数是类型安全的。

 1.1.5 版本可控(Versionable)

    在过去的几年中，几乎所有的程序员都至少有一次不得不涉及到众所周知的“DLL地狱”。该问题起因于多个应用程序都安装了相同DLL名字的不同版本。有时，老版本的应用程序可以很好地和新版本的DLL一起工作，但是更多的时候它们会中断运行。现在的版本问题真是令人头痛。

    正如你将在第八章“用C#写组件”所看到的，NGWS runtime 将对应用程序提供版本支持。C#可以最好地支持版本控制。尽管C#不能确保正确的版本控制，但是它可以为程序员保证版本控制成为可能。有了这种支持，一个开发人员就可以确保当他的类库升级时，仍保留着对已存在的客户应用程序的二进制兼容。

 1.1.6 兼容

    C#并没有存在于一个封闭的世界中。它允许使用最先进的NGWS的通用语言规范(Common Language Specification，简写为CLS)访问不同的API。CLS规定了一个标准，使符合这种标准的语言能够协同工作。为了加强CLS的编译，C#编译器检测所有的公共出口编译，并在通不过时列出错误。

    当然，你也想能够访问旧一点的COM对象。NGWS runtime提供对COM透明的访问。如何集成原来的代码将在第10章“非受管代码的协同工作”有介绍。

    OLE 自动化是一种特殊的动物。任何一个使用C++创建OLE自动化项目的人已经喜欢上各种各样的自动化数据类型。有个好消息就是C#支持它们，而且没有涉及烦锁的细节。

    最后，C#允许你用C 原型的API进行协作。可以从你的应用程序访问任何DLL中的入口点(有C的原型)。用于访问原始API的功能称作平台调用服务(Plaform Invocation Services ，缩写PInvoke)，第10章将说明使用C  API进行协同工作的一些例子。

 1.1.7 灵活

    上一部分的最后一段有可能提醒了程序员。你可能会问：“难道就没有我要传递指针的API吗?”  很正确，不是只有少数的这种API，而是有很多(有点保守的估计)。这种对原始WIN32代码的访问有时导致对非安全类特定指针的使用(尽管它们中的一些由于受COM和PInvoke的支持可以解决)。

    尽管C#代码的缺省状态是类型安全的，但是你可以声明一些类或者仅声明类的方法是非安全类型的。这样的声明允许你使用指针、结构，静态地分配数组。安全码和非安全码都运行在同一个管理空间，这就暗示着当从安全码调用非安全码时不会陷入列集(marshaling)。

1.2 小结

    C#语言从C和C++演变而来，它是给那些愿意牺牲C++一点底层功能，以获得更方便和更产品化的企业开发人员而创造的。C#现代、简单、面向对象和类型安全。尽管它借鉴了C和C++的许多东西，但是在一些诸如名字空间、类、方法和异常处理等特定领域，它们之间还存在着巨大的差异。

    C#为你提供了方便的功能，如垃圾收集、类型安全、版本控制，等等。仅有的"代价"就是，代码操作默认是类型安全的，不允许指针。不过，大多数问题光凭类型安全就可以解决了。但是，如果你需要指针，仍可以通过非安全码使用它们，而且当调用非安全码时，不能含有列集(mashall)。