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<展现 C#> 第一章 C#简介(修订)

王朝c#·作者佚名  2006-01-08
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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)。

 
 
 
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