一、C#概述

本文是《Essential C#12.0》第一章解读。欲完整跟踪本系列文章，请关注或订阅我的Essential C# 12.0解读专栏。

前言

原书第一章的内容非常简单，毕竟标题是Introducing C#，只是概述。

从这一章看，《Essential C#12.0》并不是写给零基础学员的，正如本书《0.前言》所述，如果看这一章存在问题，那么您需要考虑换一本更浅显易懂的教材。

本文不准备对原书内容做任何复述，仅以个人视角，力争一开始就陈述清楚几个关键概念，为以后学习大好基础。

.NET架构

先借用一张图说明一下C#运行环境及.NET架构。这张图主要说了几个概念：

1. C#源代码经过托管编译器（csc.exe）编译后，生成Managed Module；
2. Managed Module包含了IL代码和元数据Metadata
3. Managed Module执行的时候首先被加载器loader加载到内存，然后运行时编译器JIT再将IL代码编译成本机代码Native Code
4. 最后，Execute Engine执行本机代码。

C#语法

国际规范

毫无疑问，微软是C#编程语言的开创者和领跑者，不过在微软推动下，C#早已被ECMA(欧洲计算机制造商协会：European Computer Manufacturers Association）、ISO（国际标准化组织：International Organization for Standardization）及IEC（国际电工委员会：International Electrotechnical Commission）纳入其规范。ECMA负责推动该规范的组织是ECMA C# standard committee (TC49-TG2)，第一版规范是《ECMA-334:2003》，与之对应，ISO/IEC规范是《ISO/IEC 23270:2003》，该规范对应于微软的C#语言第一版（C#1.0）。

最新版的正式规范是《ECMA-334:2023》和《ECMA-334:2023》，对应于微软的C#7.0。

如今，ECMA正在起草C# 8规范，可以通过这里查看最新标准草案的更新情况。

标准有什么用？很多时候，我们学习一门语言并不需要通读C#标准，因为标准就如同一本康熙字典，谁都不愿意通过查字典方式来学习汉字。不过，身边有一本字典备用还是非常有用的，比如教科书中经常有如下所示的C#语法描述：

C#被编译时，编译器会将连续的空白字符合并成一个空白，然后以空白作为分隔符，提取出源文件中的标记（Token）进行词法分析。

这种描述其实还不是很清晰，比如：除了空格以外，水平制表符或垂直制表符算不算空白？Unicode或ASCII码中还有许多其他无显示符号，比如ASCII编码00h~1Fh基本都不会有任何屏幕显示，他们算不算空白？

在这种情况下，如果真想较真，将空白彻底搞清楚，查标准就是最权威最有效的手段了。在《C# 8 draft specification - Grammar》中，我们可以查到如下ANTLR描述：

// Source: §6.3.4 White space
Whitespace
    : [\p{Zs}]  // any character with Unicode class Zs
    | '\u0009'  // horizontal tab
    | '\u000B'  // vertical tab
    | '\u000C'  // form feed
    ;

于是我们就知道了，空白符其实包括四种：首先是Unicode中分类为Sz的字符，另外还包括水平制表符’\u0009’ ，垂直制表符 ‘\u000B’ 和换页符 ‘\u000C’ ，其他符号都不算空白符。

所以，如果我们的C#程序编译时发生错误，提示出现非法字符，我们就需要用十六进制编辑器看看源文件中是否包含了非法字符。至于第一条列示的Unicode的Sz类字符到底有哪些？有兴趣就继续查，否则起码要记住Sz字符包含空格符 ‘\u0020’ 和不间断空格 ‘\u00A0’ 。

题外话：C#语言是建立在.NET框架基础上的编程语言，.NET框架也有对应的ECMA标准（《ECMA-335》），只不过ECMA-335将.NET框架称为CLI。如果您阅读教科书时遇到看不懂术语如CTS（Common Type System） / CLS（Common Language Specification） / 执行引擎 （Excution Engine EE），或者您想想学习.NET中间语言 CIL（微软称为MSIL），或想了解 .NET平台至少需包含哪些库，或想了解程序集文件格式，那么就有必要下载一份ECMA-335备用。

小节

规范是参考手册，其完整性、权威性超过任何教科书，只不过其可阅读性比较差。

微软的C#

国际标准永远滞后于实际实现。目前最好用的C#当然是由微软SDK提供。如今，微软C#版本已经更新到了13.0，其.NET平台也正式发布了.NET8，而ECMA和ISO标准还是C#7.0的。

所以，学习C#，最常使用的还是微软官方文档，比如C# Documentation网页。微软版本是ECMA标准的超集，但其首先实现了ECMA标准的所有规定。

IDE是否必须？

在本系列文章中，将使用传统.NET Framework框架开发的程序称为旧框架程序，而将使用.NET5.0 ~.NET8.0框架开发的程序称为现代.NET程序。两者最大的差异在于，.NET Framework程序只能运行于Windows环境下，不能跨平台，其可执行文件扩展名是 .exe；现代 .NET应用程序是跨平台的，其生成的可执行文件扩展名是 .dll文件，需要在dotnet CLI命令行下执行。

当前，Windows环境下，最常用的开发环境是Visual Studio 2022，简称VS。VS作为IDE，包含了.NET SDK和图形化编辑器、调试器。如果不安装VS，仅仅安装SDK，也完全可以开发C#应用程序的，只不过需要使用 dotnet CLI命令，需要自己选择编辑器，也没有了调试支持。

所以，安装VS并非必须，但安装SDK则是必须。

.NET SDK

.NET SDK是微软.NET软件开发包，该包里主要包括如下四个部分：

1. .NET基础库
2. .NET基础框架
3. .NET 运行时（CLR）
4. .NET相关工具

.NET基础库（BCL）如同C++开发库一样，提供了.NET编程可以直接调用的很多函数库，比如我们写Console.WriteLine()，这个Console类及其WriteLine方法就来自于.NET基础库。
.NET基础框架提供了不同应用程序的不同模版，比如我们可以使用C#开发控制台应用程序，也可以开发类库（DLL），或WinForm或WPF或ASP.NET应用等等，这些不同类型的应用，就对应了不同的基础框架。
.NET运行时，一般我们会看将运行时称为CLR，这是微软的叫法，在ECMA标准中被称为执行引擎EE，可以简单将CLR想象成一个虚拟机，.NET程序执行时，会先启动一个虚拟机，然后通过虚拟机执行只有虚拟机可以读懂的以MSIL语言表示的程序，虚拟机负责最终将MSIL编译成实际计算机可以识别的真正CPU指令。
.NET相关工具，最主要的是dotnet CLI命令，另外还包括了很多其他工具，比如C#编译器csc，Ms Build工具，MSIL开发语言编译器ILasm，IL反汇编器DASM等。

以上四个部分中，只有第三项是和开发无关，但和运行相关。也就是说，如果我们开发了一个.NET应用，拷贝给朋友时，如果它的电脑中未安装SDK，也未安装.NET运行时，那么程序会提示当前电脑没有安装.NET运行时，并提示下载安装。其余的1、2、4项都只和开发应用程序有关。

推荐阅读

《Essential C#》对.NET平台及其C#架构的介绍被放到了书籍后面章节，不便于一开始就建立起C#框架的全局概念。Andrew Troelsen的畅销书《Pro C# 10 with .NET 6》的第一部分写得非常好，建议作为相关知识的有益补充，推荐阅读，网上可以找到电子版。

不过，《Essential C#12.0》在第一章就介绍了Managed Execution and the Common Language Infrastructure以及Multiple .NET Frameworks，建议有一定基础的同学认真熟悉一下这两节的内容。

C# 语法补充

上面通过介绍ECMA标准，列出了完整C#语法。下面对C#语法中部分重要概念进行一下补充说明。

标记（Token）

C#编译时，首先查找C#标记，然后再对标记进行组合与分析。所以，标记是编译器的概念。C#标记包括标识符、关键字、字面值、操作符和标点符号五种，前面说过的空白不属于标记，但空白可以用来作为标记的分隔符。

token
    : identifier
    | keyword
    | Integer_Literal
    | Real_Literal
    | Character_Literal
    | String_Literal
    | operator_or_punctuator
    ;

其中标识符就是我们自己定义的变量名、类型名等符号，比如int myInt = 3中的myInt就是标识符。有关标识符的使用规则其实挺复杂的，不过大家基本都掌握了。如果想看详细要求，可以查这里。

关键字是C#语法中有特殊含义的标记，比如 int, string, private等。字面量就是数据，比如：3, ‘a’, “Hello, world!”, 3.14等。

表达式（Expression）

表达式是C#语法的概念。一个表达式由一系列操作符和操作数构成。表达式必须有返回结果，表达式的返回结果包括如下几种：

• 一个数值：比如：int x = 3 的结果是数值3
• 一个变量：比如：int x;表达式返回一个变量x
• null
• 一个匿名方法
• 一个元祖
• 一个属性类型
• 一个索引器值
• 空：当一个表达式是一个对void返回类型的调用时，其返回值是空

表达式常常是构成语句的组件，但并非所有表达式都可以构成语句！。

语句（Statement）

语句是构成C#程序的常用组件。表达式语法如下：

statement
    : labeled_statement
    | declaration_statement
    | embedded_statement
    ;

embedded_statement
    : block
    | empty_statement
    | expression_statement
    | selection_statement
    | iteration_statement
    | jump_statement
    | try_statement
    | checked_statement
    | unchecked_statement
    | lock_statement
    | using_statement
    | yield_statement
    | unsafe_statement   // unsafe code support
    | fixed_statement    // unsafe code support
    ;

表达式可以嵌套，所以存在embedded_statement。

根据以上语法，我们就可以明白，C#语句在语法上和C/C++是不同的，C/C++中，印象是允许所有表达式加上分号都可以构成合法语句，比如x+y; 但C#不行，比如：

//C#程序
            int x = 1;
            int y = 2;
            x + y;  //非法表达式
Error	CS0201	Only assignment, call, increment, decrement, await, and new object expressions can be used as a statement

但以下C或C++程序就合法，最终执行结果是x为7，y为6。

//C/C++程序
int main()
{
    int x = 1, y = 5;
    x + y;
    x = (x = x + 1, 55, ++y+1)
        ;
}

以上示例，再次证明：遇到问题时查标准是解决问题的最佳路径。