C# (произносится «си шарп») — объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.

Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Pascal, Модула, Smalltalk и, в особенности, Java — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

Особенности языка

C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем (однако, эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET). CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.

Название языка

Название «Си шарп» (от англ. sharp — диез) происходит от музыкальной нотации, где знак диез означает повышение соответствующего ноте звука на полутон^[4], что аналогично названию языка C++, где «++» обозначает инкремент переменной. Название также является игрой с цепочкой C → C++ → C++++(C#), так как символ «#» можно составить из 4х знаков «+».^[5]

Вследствие технических ограничений на отображение (стандартные шрифты, браузеры и т. д.) и того обстоятельства, что знак диез ♯​ не представлен на стандартной клавиатуре, знак номера # был выбран для представления знака диез при записи имени языка программирования.^[6] Это соглашение отражено в Спецификации Языка C# ECMA-334.^[7] Тем не менее, на практике (например, при размещении рекламы и коробочном дизайне^[8]), Майкрософт использует предназначенный музыкальный знак.

Названия языков программирования не принято переводить, поэтому язык следует называть по-английски «Си шарп».

Стандартизация

C# стандартизирован в ECMA (ECMA-334)^[9] и ISO (ISO/IEC 23270)^[10].

Известно как минимум о трёх независимых реализациях C#, базирующихся на этой спецификации и находящихся в настоящее время на различных стадиях разработки:

• Mono, начата компанией Ximian, продолжена её покупателем и преемником Novell, а затем Xamarin.
• dotGNU и Portable.NET, разрабатываемые Free Software Foundation.
• SharpDevelop.

Версии

На протяжении разработки языка C# было выпущено несколько его версий:

Версия 1.0

Проект C# был начат в декабре 1998 и получил кодовое название COOL (C-style Object Oriented Language). Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года.

Первая версия C# напоминала по своим возможностям Java 1.4, несколько их расширяя: так, в C# имелись свойства (выглядящие в коде как поля объекта, но на деле вызывающие при обращении к ним методы класса), индексаторы (подобные свойствам, но принимающие параметр как индекс массива), события, делегаты, циклы foreach, структуры, передаваемые по значению, автоматическое преобразование встроенных типов в объекты при необходимости (boxing), атрибуты, встроенные средства взаимодействия с неуправляемым кодом (DLL, COM) и прочее.

Кроме того, в C# решено было перенести некоторые возможности C++, отсутствовавшие в Java: беззнаковые типы, перегрузку операторов (с некоторыми ограничениями, в отличие от C++), передача параметров в метод по ссылке, методы с переменным числом параметров, оператор goto (с ограничениями). Также в C# оставили ограниченную возможность работы с указателями — в местах кода, специально обозначенных словом unsafe и при указании специальной опции компилятору.

Версия 2.0

Проект спецификации C# 2.0 впервые был опубликован Microsoft в октябре 2003 года; в 2004 году выходили бета-версии (проект с кодовым названием Whidbey), C# 2.0 окончательно вышел 7 ноября 2005 года вместе с Visual Studio 2005 и .NET 2.0.

Новые возможности в версии 2.0

• Частичные типы (разделение реализации класса более чем на один файл).
• Обобщённые, или параметризованные типы (generics). В отличие от шаблонов C++, они поддерживают некоторые дополнительные возможности и работают на уровне виртуальной машины. Вместе с тем, параметрами обобщённого типа не могут быть выражения, они не могут быть полностью или частично специализированы, не поддерживают шаблонных параметров по умолчанию, от шаблонного параметра нельзя наследоваться, и т. д.^[13]
• Новая форма итератора, позволяющая создавать сопрограммы с помощью ключевого слова yield, подобно Python и Ruby.
• Анонимные методы, обеспечивающие функциональность замыкания.
• Оператор '??': return obj1 ?? obj2; означает (в нотации C# 1.0) return obj1!=null ? obj1 : obj2;.
• Обнуляемые ('nullable') типы-значения (обозначаемые вопросительным знаком, например, int? i = null;), представляющие собой те же самые типы-значения, способные принимать также значение null. Такие типы позволяют улучшить взаимодействие с базами данных через язык SQL.
• Возможность создавать хранимые процедуры, триггеры и даже типы данных на .Net языках (в том числе и на C#).
• Поддержка 64-разрядных вычислений, что кроме всего прочего, позволяет увеличить адресное пространство и использовать 64-разрядные примитивные типы данных.

Версия 3.0

В июне 2004 года Андерс Хейлсберг впервые рассказал на сайте Microsoft о планируемых расширениях языка в C#3.0.^[14] В сентябре 2005 года вышли проект спецификации C# 3.0 и бета-версия C# 3.0, устанавливаемая в виде дополнения к существующим Visual Studio 2005 и .NET 2.0. Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5.

Новые возможности в версии 3.0

В C# 3.0 появились следующие радикальные добавления к языку:

• ключевые слова select, from, where, позволяющие делать запросы из SQL, XML, коллекций и т. п. (запрос, интегрированный в язык, Language Integrated Query, или LINQ)
• Инициализация объекта вместе с его свойствами:

Customer c = new Customer(); c.Name = "James"; c.Age=30;

можно записать как

Customer c = new Customer { Name = "James", Age = 30 };

• Лямбда-выражения:

listOfFoo.Where(delegate(Foo x) { return x.size > 10; });

теперь можно записать как

listOfFoo.Where(x => x.size > 10);

• Деревья выражений:

лямбда-выражения теперь могут представляться в виде структуры данных, доступной для обхода во время выполнения, тем самым позволяя транслировать строго типизированные C#-выражения в другие домены (например, выражения SQL).

• Вывод типов локальной переменной: var x = "hello"; вместо string x = "hello";
• Безымянные типы: var x = new { Name = "James" };
• Методы-расширения — добавление метода в существующий класс с помощью ключевого слова this при первом параметре статической функции.

public static class StringExtensions
{
  public static int ToInt32(this string val)
  {
    return Int32.Parse(val);
  }
}
// ...
string s = "10";
int x = s.ToInt32();

• Автоматические свойства: компилятор сгенерирует закрытое (private) поле и соответствующие аксессор и мутатор для кода вида

public string Name { get; private set; }

C# 3.0 совместим с C# 2.0 по генерируемому MSIL-коду; улучшения в языке — чисто синтаксические и реализуются на этапе компиляции. Например, многие из интегрированных запросов LINQ можно осуществить, используя безымянные делегаты в сочетании с предикатными методами над контейнерами наподобие List.FindAll и List.RemoveAll.

Версия 4.0

Превью C# 4.0 было представлено в конце 2008 года, вместе с CTP-версией Visual Studio 2010.

Visual Basic 10.0 и C# 4.0 были выпущены в апреле 2010 года, одновременно с выпуском Visual Studio 2010.

Новые возможности в версии 4.0^[15]

• Возможность использования позднего связывания, для использования:
  • с языками с динамической типизацией (Python, Ruby)
  • с COM-объектами
  • отражения (reflection)
  • объектов с изменяемой структурой (DOM). Появляется ключевое слово dynamic.
• Именованные и опциональные параметры
• Новые возможности COM interop
• Ковариантность и контравариантность
• Контракты в коде (Code Contracts)

Примеры:

dynamic calc = GetCalculator();
int sum = calc.Add(10, 20); // Динамический вызов

public void SomeMethod(int x, int y = 5, int z = 7); // Опциональные параметры

Пример «Hello, World!»

Ниже представлен код классической программы «Hello world» на C# для консольного приложения:

using System;
 
namespace Example
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("Hello World!"); // Вывод заданного текста в консоль
            Console.ReadKey(); // Ожидание нажатия клавиши пользователем
        }
    }
}

и код этой же программы для приложения Windows Forms:

// assembly: System.dll
// assembly: System.Drawing.dll
// assembly: System.Windows.Forms.dll
using System;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;
 
namespace WindowsForms
{
    public class Program
    {
        [STAThread]
        public static void Main()
        {
            new DemoForm().ShowDialog();
        }
    }
 
    public class DemoForm : Form
    {
        Label label = new Label();
 
        public DemoForm()
        {
            label.Text = "Hello World!";
            this.Controls.Add(label);
            this.StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen;
            this.BackColor = Color.White;
            this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.Fixed3D;
        }
    }
}

Реализации

Существует несколько реализаций C#:

• Реализация C# в виде компилятора csc.exe включена в состав .NET Framework (включая .NET Micro Framework, .NET Compact Framework и его реализации под Silverlight и Windows Phone 7).
• В составе проекта Rotor (Shared Source Common Language Infrastructure) компании Microsoft.
• Проект Mono включает в себя реализацию C# с открытым исходным кодом.
• Проект DotGNU также включает компилятор C# с открытым кодом.
• DotNetAnywhere^[16] — ориентированная на встраиваемые системы реализация CLR, поддерживает практически всю спецификацию C# 2.0.

См. также

• Visual Studio
• Сравнение C# и Java
• Cosmos (операционная система)
• Vala

Примечания