C#/.NET完整教程：面向初学者的终极编程指南 – wiki大全

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C#/.NET完整教程：面向初学者的终极编程指南

前言

欢迎来到C#/.NET的世界！无论您是有抱负的程序员，还是希望扩展技术堆栈的开发人员，本指南都将为您提供一个全面、清晰的学习路径。C#是一种功能强大且通用的编程语言，而.NET则是一个稳定且高效的开发平台，二者结合，可以构建从桌面应用到云原生服务、从移动App到3D游戏的几乎任何类型的应用程序。

本教程将从零开始，带您了解C#语言的基础知识、.NET生态系统的核心概念，并指导您完成第一个项目，助您开启精彩的编程之旅。

第一部分：认识 C# 和 .NET

在深入代码之前，我们首先需要理解两个核心概念：C# 和 .NET。

什么是 C#？

C#（读作 “C-Sharp”）是一种由微软开发的现代、面向对象的编程语言。它被设计为一种简单、高效且类型安全的语言，语法上与Java和C++有相似之处，但更易于学习和使用。

C# 的主要特点：

  • 面向对象 (OOP)：C# 是一种纯粹的面向对象语言，支持封装、继承和多态，有助于构建模块化、可重用和易于维护的代码。
  • 类型安全：C# 在编译时会进行严格的类型检查，这可以帮助您在开发早期发现并修复错误，从而提高代码的健壮性。
  • 自动内存管理：.NET的垃圾回收器（Garbage Collector）会自动管理内存分配和释放，开发者无需手动处理复杂的内存问题。
  • 跨平台能力：借助现代.NET平台，C#编写的代码可以在Windows、macOS和Linux上运行。
  • 强大的功能：C# 支持语言集成查询 (LINQ)、异步编程 (async/await) 等现代化编程特性，极大地提高了开发效率。

什么是 .NET？

.NET 是一个由微软创建并维护的免费、开源的开发者平台。它提供了一个统一的环境，用于构建、部署和运行使用 C#、F# 或 Visual Basic 等语言编写的应用程序。.NET 不仅仅是一种技术，更是一个完整的生态系统。

.NET 的核心组成部分：

  1. .NET 运行时 (Runtime)：也称为公共语言运行时 (CLR – Common Language Runtime)，是.NET应用程序的执行引擎。它负责将编译后的中间语言（IL）代码实时（Just-In-Time, JIT）编译为特定平台的机器码，并提供内存管理、安全、异常处理等核心服务。
  2. .NET 类库 (Base Class Library, BCL)：这是一套庞大且功能丰富的API集合，提供了数以万计的类、接口和方法，涵盖了文件操作、网络通信、数据库连接、数据结构等几乎所有编程需求。
  3. 开发工具和语言：.NET SDK（软件开发工具包）和 dotnet CLI（命令行工具），以及对C#、F#等编程语言的支持。

.NET 的演进：从 .NET Framework 到统一的 .NET

  • .NET Framework：是.NET的早期版本，主要用于在Windows上构建桌面和Web应用程序。它功能强大，但与Windows系统紧密耦合。
  • .NET Core：是.NET Framework的现代化、模块化和跨平台重构版本。它完全开源，可以在Windows、macOS和Linux上运行。
  • .NET (5及以后版本)：从.NET 5开始，微软将.NET Framework和.NET Core统一为一个平台，简称为“.NET”。如今我们所说的.NET，通常指的就是这个现代化的、跨平台的版本（如.NET 8、.NET 9等）。

C# 和 .NET 能做什么？

C#与.NET的结合，为您打开了无限可能的大门：

  • Web 开发：使用 ASP.NET Core 构建高性能的Web API、微服务和动态网站。
  • 桌面开发：使用 Windows Forms (WinForms)、WPF (Windows Presentation Foundation) 或跨平台的 .NET MAUI (Multi-platform App UI) 创建功能丰富的桌面应用程序。
  • 移动开发：使用 .NET MAUI 一次编写代码，即可在Android和iOS上运行的原生App。
  • 游戏开发：C# 是全球最流行的游戏引擎 Unity 的主要脚本语言，广泛用于开发2D、3D、VR和AR游戏。
  • 云计算：轻松构建和部署运行在Azure、AWS等云平台上的应用和服务。
  • 物联网 (IoT)：为树莓派等小型设备编写应用程序。

第二部分：搭建您的开发环境

在开始编写代码之前，您需要一个合适的开发环境。对于C#/.NET开发，最推荐的工具是 Visual Studio。

推荐工具：Visual Studio

Visual Studio 是微软官方出品的集成开发环境 (IDE)，它为.NET开发提供了无与伦比的支持，包括强大的代码编辑器、调试器、项目管理工具等。

安装步骤：

  1. 下载 Visual Studio：访问 Visual Studio 官网。
  2. 选择版本：下载 Visual Studio Community 版本。这是一个功能齐全的免费版本，适用于学生、开源贡献者和小型团队。
  3. 安装工作负载：在安装过程中，您需要选择“工作负载”（Workloads）。请确保勾选以下至少一项，具体取决于您的目标：
    • .NET桌面开发：用于构建Windows Forms或WPF应用。
    • ASP.NET和Web开发：用于构建Web应用和API。
    • .NET Multi-platform App UI 开发：用于构建MAUI跨平台应用。
    • 如果您不确定，可以先选择 .NET桌面开发。

备选工具：Visual Studio Code

如果您更喜欢轻量级的代码编辑器，Visual Studio Code (VS Code) 是一个绝佳选择。它同样由微软开发，跨平台且高度可扩展。要使用VS Code进行C#开发，您需要安装：

  1. .NET SDK：从 .NET 官网 下载并安装。
  2. VS Code：从 VS Code 官网 下载并安装。
  3. C# Dev Kit 扩展：在VS Code的扩展市场中搜索并安装 C# Dev Kit，它将为您提供丰富的C#开发支持。

第三部分：您的第一个 C# 程序 – “Hello, World!”

环境搭建完成后，让我们来创建并运行第一个C#程序。我们将使用Visual Studio创建一个简单的控制台应用程序。

步骤：

  1. 创建新项目：
    • 打开 Visual Studio。
    • 选择 “创建新项目” (Create a new project)。
    • 在模板搜索框中，输入 控制台。
    • 选择 控制台应用 (Console App)，并确保其标签包含 “C#”。点击“下一步”。
  2. 配置项目：
    • 为您的项目命名，例如 HelloWorld。
    • 选择一个合适的保存位置。
    • 点击“下一步”。
  3. 选择.NET版本：
    • 在“附加信息”页面，选择最新的.NET版本（例如 .NET 8.0）。
    • 点击“创建”。

Visual Studio会自动生成一个名为 Program.cs 的文件，其中包含以下代码：

csharp
// See https://aka.ms/new-console-template for more information
Console.WriteLine("Hello, World!");

代码解释：

  • Console：这是.NET基类库中的一个类，用于与控制台（命令行窗口）进行交互。
  • WriteLine()：这是 Console 类的一个方法（函数），用于向控制台输出一行文本。
  • "Hello, World!"：这是一个字符串，即您想要输出的文本内容。
  • ; (分号)：在C#中，分号用于标记语句的结束。

运行程序：

  • 按下键盘上的 F5 键，或者点击顶部菜单栏的绿色三角形“启动”按钮。
  • Visual Studio会编译并运行您的程序，一个控制台窗口会短暂出现，显示 “Hello, World!”，然后自动关闭。

恭喜！您已经成功编写并运行了您的第一个C#程序！

第四部分：C# 核心语法快速入门

现在，让我们快速了解一些C#的核心语法概念。

1. 变量和数据类型

变量用于存储数据。在C#中，每个变量都必须有一个明确的数据类型。

基本数据类型：

  • int：整数，例如 10, -5。
  • double：双精度浮点数（小数），例如 3.14。
  • bool：布尔值，只能是 true 或 false。
  • char：单个字符，例如 'A'。
  • string：字符串（文本），例如 "你好, C#"。

声明和使用变量：

“`csharp
int age = 30;
double price = 19.99;
bool isStudent = true;
string name = “Alice”;

Console.WriteLine(name + ” is ” + age + ” years old.”);
// 输出: Alice is 30 years old.
“`

2. 控制流

控制流语句用于决定代码的执行顺序。

if-else 语句 (条件判断):

“`csharp
int score = 85;

if (score >= 90)
{
Console.WriteLine(“Excellent!”);
}
else if (score >= 60)
{
Console.WriteLine(“Pass.”);
}
else
{
Console.WriteLine(“Fail.”);
}
“`

3. 方法 (Functions)

方法是包含一系列语句的代码块。它们可以接收输入（参数）并返回输出（返回值）。

“`csharp
// 定义一个方法
string Greet(string name)
{
return “Hello, ” + name + “!”;
}

// 调用方法
string greeting = Greet(“Bob”);
Console.WriteLine(greeting); // 输出: Hello, Bob!
“`

4. 类和对象

C#是面向对象的。类 (Class) 是创建 对象 (Object) 的蓝图。

“`csharp
// 定义一个类
public class Person
{
// 属性
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }

// 方法
public void Introduce()
{
    Console.WriteLine("Hi, I'm " + Name + " and I'm " + Age + " years old.");
}

}

// 创建一个Person对象（实例）
Person person1 = new Person();
person1.Name = “Carol”;
person1.Age = 25;

// 调用对象的方法
person1.Introduce(); // 输出: Hi, I’m Carol and I’m 25 years old.
“`

第五部分：实践项目推荐

学习编程最好的方式就是动手实践。以下是一些适合初学者的项目，可以帮助您巩固所学知识。

  1. 简单的计算器 (控制台应用)

    • 目标：创建一个可以执行加、减、乘、除运算的控制台程序。
    • 学习点：用户输入、基本数据类型转换、if-else 或 switch 语句。

  2. 待办事项列表 (桌面应用)

    • 目标：使用Windows Forms或WPF创建一个可以添加、删除和标记任务的桌面应用。
    • 学习点：GUI设计、事件处理（如按钮点击）、列表数据管理。

  3. 天气查询应用 (Web API)

    • 目标：创建一个简单的ASP.NET Core Web API，它可以从免费的天气API（如OpenWeatherMap）获取数据，并显示特定城市的天气。
    • 学习点：HTTP请求、JSON数据解析、创建API端点。

第六部分：学习资源和下一步

C#/.NET社区非常活跃，有海量的学习资源可供您使用。

  • Microsoft Learn：微软官方的免费学习平台，提供了从入门到高级的C#和.NET教程、文档和示例代码。
  • .NET 官网：获取最新的.NET SDK和资讯。
  • freeCodeCamp：提供了与微软合作的免费C#基础认证课程。

结语

恭喜您完成了这篇C#/.NET入门指南！您现在已经掌握了最基础的知识，并搭建好了继续学习所需的环境。编程是一段持续学习的旅程，关键在于保持好奇心和不断实践。从一个小项目开始，逐步挑战更复杂的任务。不要害怕犯错，每一个错误都是一次宝贵的学习机会。欢迎加入充满活力和创造力的.NET社区！

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