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.NET 平台 和 C#语言

C# 一种编程语言， 而 .NET 是一个开发平台（运行时 + 标准库 + 工具链）

.NET 平台 是 C# 语言 的开发运行环境。 也可以运行其它编程语言，比如 F#、VB.NET、IronPython 等等。但是目前主流都是用 C# 语言开发。

这里面 ：

🔸 运行时（英文为 CLR）负责加载和执行 C# 代码

🔸 标准库（BCL）提供了大量的现成代码，方便我们开发各种功能。

🔸 工具链 包括编译器、打包工具、调试器等，帮助我们编写、编译、调试和发布 C# 程序。

C# 语言编写的代码， 也可以编译运行在其它平台上，（理论上可编译到 WebAssembly、Native AOT、甚至别的 VM）

如果说 C# 是车，那 .NET 是就是公路系统，它们紧密相关。

.NET 平台 的历史可以大致分为三个主要时代：

1. .NET Framework 时代

   这是 .NET 的起点，是 最初 的、 仅限 Windows 的、 闭源 的 实现，

2. .NET Core 时代

   为了适应云原生和跨平台的需求，2017 年 微软从头开始构建了一个全新的 .NET Core。

   这是一个 全新 的、 跨平台 的、 开源 的 重写版本。

   这时候，就有 .NET Framework 和 .NET Core 2 种平台，各自发展，推出各自的新版本。

3. .NET 时代

   后来，微软不想再让开发者面对2个并行、名字混乱的 .NET 平台， 想“只有一个 .NET”。

   从2020 年 11 月 开始，直接推出 .NET 5。

   从这个版本开始，不再有 "Core" 或 "Framework" 的后缀，只有一个统一的 .NET 平台。 发布周期固定为每年 11 月发布一个新主版本。

   此时， .NET Core 的版本 为 3.1，就是它的最后版本了。

   .NET Framework 的版本 为 4.8，2022年最后推出 4.8.1。 后面可能会有安全补丁，不会再有新功能了。

   可以说 .NET 完全替代了 .NET core。 但是 .NET Framework 由于是预装在 Windows系统里面的，有时为了安装使用程序方便，还会使用它。

C#语言 和 .NET 平台 的 历史版本 对应关系 如下

安装

安装使用 .NET 和 C#， 主要是 安装 .NET SDK 和 IDE 开发环境软件。

Windows 平台上， 最典型的做法就是安装 Visual Studio IDE，安装过程中，同时选择相应的 .NET 开发组件，参考这里

其实，很多时候，我们并不需要 Visual Studio。 除非某些 必须在Windows上的开发场景， 比如 开发一写Windows图形界面软件 需要用 Visual Studio里面的 Windows 窗体设计师、WPF 设计师、WinUI 设计师 和 图形化调试器、性能分析工具。

这个系列教程重点在学习 C# 语言本身，而且有些学员用的是苹果电脑不方便安装 Visual Studio，所以我们使用跨平台的开发方案： VS Code IDE 和 .NET SDK

安装 .NET SDK

点击这里到.NET官网， 点击 下载 .NET SDK 按钮， 然后安装

注意： 这里安装的是 .NET SDK（开发工具包）， 而不是 .NET Runtime（运行环境）。

🔸.NET SDK

包含了 .NET Runtime， 以及 编译器、工具链等开发工具。

这是开发者必须安装的。

🔹.NET Runtime

只用来运行已经编译好的程序， 不包含开发工具。

你可以大体看作是 .NET Runtime = CLR（语言引擎） + BCL（标准库）。

这是有时候用户需要安装的。

为什么说有时候呢？ 因为我们也可以编译出不需要安装 .NET Runtime 就能运行的程序，后面会讲到。

安装 VS Code IDE

点击这里，到 VS Code 官网，下载安装好 VS Code

然后点击最左侧 Activity Bar 上的 扩展 图标，搜索安装 C# Dev Kit 。 这个扩展 包含了 C# 语言的语法高亮、代码补全、调试支持等功能。

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开发的 C# 程序，通常需要新建项目，对应一个项目目录，里面除了有代码文件， 还包括项目的配置文件，资源文件等等

为了集中精力在了解编程语言本身，我们先开发最容易理解的 控制台应用程序。

控制台应用程序 让用户操作的界面是 命令行窗口，而不是图形界面。

创建项目目录

进入到项目上层目录，打开一个命令行窗口，执行命令 dotnet new console -n <项目目录名> ， 比如

dotnet new console -n Hello

就会创建名为 Hello 的项目目录 和 模板文件。

如果不指定-n 参数，直接 dotnet new console 就会以当前目录为项目目录，目录名为项目名称，只创建模板文件在当前目录中。

其中 console 指定了项目类型（模板）， 可以用命令 dotnet new list 查看有哪些类型模板，比如

>dotnet new list
这些模板已匹配你的输入:

模板名                                   短名称                      语言        标记
---------------------------------------  --------------------------  ----------  ----------------------------------
API 控制器                               apicontroller               [C#]        Web/ASP.NET
ASP.NET Core gRPC 服务                   grpc                        [C#]        Web/gRPC/API/Service
ASP.NET Core Web API                     webapi                      [C#],F#     Web/Web API/API/Service
ASP.NET Core Web API (native AOT)        webapiaot                   [C#]        Web/Web API/API/Service
ASP.NET Core Web 应用                    webapp,razor                [C#]        Web/MVC/Razor Pages
ASP.NET Core Web 应用(模型-视图-控制器)  mvc                         [C#],F#     Web/MVC
ASP.NET Core 空                          web                         [C#],F#     Web/Empty
Dotnet 本地工具清单文件                  tool-manifest                           Config
EditorConfig 文件                        editorconfig,.editorconfig              Config
Windows 窗体应用                         winforms                    [C#],VB     Common/WinForms
Windows 窗体控件库                       winformscontrollib          [C#],VB     Common/WinForms
Windows 窗体类库                         winformslib                 [C#],VB     Common/WinForms
WPF 应用程序                             wpf                         [C#],VB     Common/WPF
WPF 用户控件库                           wpfusercontrollib           [C#],VB     Common/WPF
WPF 类库                                 wpflib                      [C#],VB     Common/WPF
WPF 自定义控件库                         wpfcustomcontrollib         [C#],VB     Common/WPF
控制台应用                               console                     [C#],F#,VB  Common/Console
类库                                     classlib                    [C#],F#,VB  Common/Library
解决方案文件                             sln,solution                            Solution
辅助角色服务                             worker                      [C#],F#     Common/Worker/Web

编写代码，本地运行

然后用 vscode 打开这个目录，你会发现里面有一个代码文件 Program.cs。

这就是 C# 程序的代码文件， 扩展名为 cs。

我们修改的代码为

Console.WriteLine("Hello, 白月黑羽!");

然后点击 vscode 里面的运行按钮，就可以编译运行该项目代码了。

编译产生的可执行程序在 bin\Debug\net<版本号> 目录下

这是一个开发者调试版本的程序，依赖本地安装的 .NET 运行环境 。

✳️ dotnet run 命令

如果你使用其它的IDE，没有运行按钮，也可以在命令行窗口，进入项目根目录，执行如下命令来编译运行代码。

dotnet run

运行它，其实会先执行 dotnet build 编译代码，然后运行编译产生的可执行程序。

✳️ 跳过构建，直接运行已构建的产物

如果你确定代码没有修改，想直接运行上次编译好的程序，可以使用 --no-build 参数，跳过构建步骤，直接运行上次编译好的产物：

dotnet run --no-build

发布程序

将来我们开发各种程序完成后，如果要拷贝给别人使用。

如果别人的电脑上已经安装了 .NET 运行环境，就可以直接拷贝 bin\Debug\net<版本号> 目录下的可执行程序给别人运行。

如果别人的电脑上没有安装 .NET 运行环境，就需要发布出一个可以独立运行的发布版 可执行程序。

新建一个 release.bat 文件(苹果电脑可以叫 release.sh) ， 里面是如下内容

dotnet publish -c Release --self-contained true -p:PublishTrimmed=true  -p:PublishSingleFile=true -p:IncludeNativeLibrariesForSelfExtract=true -p:DebugType=None -p:StripSymbols=true -p:EnableCompressionInSingleFile=true

这些参数什么意思，后面的章节会详细讲解。

运行后，产生的可执行文件在 bin\Release\net10.0\win-x64\publish 目录中，可以拷贝给别人运行该文件。

这个可执行程序里面内嵌了一个 .NET 运行环境，所以可执行程序体积有些大，大约 10M 左右

发布 Native AOT 程序

现在的 .NET 编译时支持 Native AOT 编译（提前编译）。

可以简单理解为 连 内嵌.NET 运行环境 都不需要了，就像 C 语言的程序编译出来的代码一样。

一旦你开启 Native AOT（提前编译），单 exe 体积会直接「腰斩甚至砍到脚」，很多真实项目能从 30～40 MB 直接降到 3～10 MB，这就是 当前最硬核的体积压缩方式。

而且启动更快。

新建一个 aot.bat 文件(苹果电脑可以叫 aot.sh) ， 里面是如下内容

dotnet publish -c Release --self-contained true -p:PublishAot=true -p:DebugType=None -p:StripSymbols=true

运行后，产生的可执行文件也在 bin\Release\net10.0\win-x64\publish 目录中，可以拷贝给别人运行该文件。

这个可执行程序里面没有内嵌了 .NET 运行环境，所以可执行程序体积很小，大约 1M 左右

当然不是所有的 .NET 程序都可以 这样编译的。典型的是 代码里面用了反射（Reflection.Emit），动态加载 程序集，和使用某些不兼容AOT的第三方库。

直接运行cs代码 👮🏻👮🏻

从 .NET 6（2021 年 11 月）开始，C# 已经彻底支持 不需要新建项目 就能直接写、编译、运行单个 .cs 文件了。

现在这个功能已经非常成熟，几乎所有教程、脚本、教学、面试小 demo 都直接用单文件方式。

我们可以 像python运行py文件那样，直接运行某个.cs文件。

dotnet run 直接运行单个 .cs 文件的功能，实际上是利用了 C# 的顶层语句（Top-level statements） 和 隐式全局 using 指令，以及 单文件编译 的能力。

参考 https://devblogs.microsoft.com/dotnet/announcing-dotnet-run-app/

在这种模式下，dotnet run 通常只编译和运行指定的那个 .cs 文件。

如果该文件需要使用同一目录下或其他目录下的其他 .cs 文件中定义的类型，有几种方式可以实现：

方式1：将所有相关文件传递给 dotnet run

这是 .NET 团队计划在 .NET 11 中实现的功能

您可以显式地将需要的所有 .cs 文件都列出来，让编译器一起编译它们。

# 假设 main.cs 需要 Helper.cs 和 AnotherHelper.cs
dotnet run main.cs Helper.cs AnotherHelper.cs

这种方式下，所有列出的文件都会被编译到同一个程序集中，因此它们之间可以互相引用（遵循命名空间规则）。

方式2：创建一个临时的、最小化的项目

可以考虑创建一个临时的 .csproj 文件来包含这些文件，然后使用 dotnet run 运行该项目。这不再是纯粹的“单文件”运行，但仍然是一个可行的自动化脚本替代方案。

build vs publish 👮🏻👮🏻

dotnet build compiles the project but doesn't copy dependencies, instead it loads them from the global NuGet cache or installed .NET runtime. So it's not fully independent for deployment.

dotnet publish takes the compiled output and copies all the third-party libraries and project references into the output directory. So the program can run independently without relying on the system's NuGet cache for example.

There are additional options like single-file publishing, trimming, and AOT that can run in dotnet publish but even without those options, the two commands are still different.

The reason dotnet build doesn’t copy dependencies like dotnet publish because it's faster, which is better when you're iterating in development.

语句

在 C# 语言中，语句 是构成程序的基本单位。

一个语句通常表示一个完整的操作或指令，告诉计算机执行某个具体的任务。

例如，下面的代码行就是一个语句：

Console.WriteLine("Hello, 白月黑羽!");

关于 Console.WriteLine 具体的解释， 在后面的章节会有详细的学习。

这里我们只要知道 Console.WriteLine(xxx) 这样写，就可以让计算机在屏幕上显示括号里面的内容即可。

有时候一个语句就是一行，但也可以跨多行书写，只要符合语法规则即可。

比如，下面的语句虽然分成了两行，但它们共同构成了一个完整的语句：

Console.WriteLine(
    "Hello, 白月黑羽!"
);

语句的结尾通常以分号 ; 结束，表示该语句的结束。

当然也有不需要加分号的语句，后面会学到。

注释

虽然 C# 的语法很清晰，但我们写的代码为了别人容易看懂，甚至自己以后能看懂，就需要加入一些我们熟悉的 人话，也就是人类语言，辅助理解。

这些辅助理解的人话，就是注释。

C#的注释有两种主要形式：

1. 单行注释: 以 // 开头，从 // 到该行末尾的内容都是注释。
2. 多行注释: 以 /* 开头，以 */ 结尾，之间的所有内容都是注释。

比如

// info 变量记录作者的信息，包括名字和身高
var info = new Dictionary<string, string>{
   {"name", "黑羽白月"},
   {"height", "180cm"}
};

// 改变作者的身高记录
info["height"] = "175cm";

Console.WriteLine(info["height"]);  // 打印身高到屏幕上

怎么样，有了上面的注释，这些代码是不是更容易读懂了?

我们要注意的是，注释不会对代码的执行有任何影响。

多行注释的例子：

/*
  info 变量 记录 作者的信息
  包括 名字，身高，体重
*/
var info = new Dictionary<string, string>()
{
   {"name", "黑羽白月"},
   {"height", "180cm"}
};

顶级语句

前面的示例代码文件里面的内容，很简单

// Program.cs 整个文件就这几行
Console.WriteLine("Hello, 白月黑羽!");

这种写法称之为 : Top-level statements（顶级语句）

这是 C# 9（.NET 5）开始引入的超级好用的语法特性， 从 C# 12（.NET 8）开始几乎所有新项目默认就是这种写法。

在这之前，你必须得定义一个包含 Main 方法的类， 像这样：

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Hello, 白月黑羽!");
    }
}

现在只需要使用顶级语句简写， 编译器在背后自动帮你生成了类似的代码。

这样写起来更快捷。

如果你项目中有多个文件的话，缺省只允许一个文件里面使用顶级语句。

因为顶级语句所在的文件就是 整个程序的入口。 入口，只能有一个。

👮🏻👮🏻

🚩 常见用法大全

🚩 顶级语句的限制（记住这 4 条就够了）

解决方案（几乎所有项目都这么干）：

// Program.cs（只放顶级语句）
Console.WriteLine("开始运行");

// 所有类、接口、服务都写到别的文件里
// └─ Services/UserService.cs
// └─ Models/User.cs
// └─ Controllers/UsersController.cs

有顶级语句的文件，也可以包含 命名空间 namespace 和 类型定义 type definitions ，但它们必须位于顶级语句之后。例如：

MyClass.TestMethod();
MyNamespace.MyClass.MyMethod();

public class MyClass
{
    public static void TestMethod()
    {
        Console.WriteLine("Hello World!");
    }
}

namespace MyNamespace
{
    class MyClass
    {
        public static void MyMethod()
        {
            Console.WriteLine("Hello World from MyNamespace.MyClass.MyMethod!");
        }
    }
}

如果你非要在多个文件里写顶级语句，加这一行到 .csproj 就行了：

<PropertyGroup>
  <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
  <Nullable>enable</Nullable>
  <!-- 加上这行就允许多个顶级文件 -->
  <EnableTopLevelMultipleFiles>true</EnableTopLevelMultipleFiles>
</PropertyGroup>

但 99.9% 的项目都不需要这行，因为大家都只在 Program.cs 用顶级语句。