文中充满了各种C#与其他语言的对比及吐槽, 希望介意者勿观… 当然, 鉴于太乱, 我怀疑有没有人能看完.

C#也的确不是当年那种微软, Windows独占的语言了, mono项目已经将C#移植到了Mac和Linux上, 甚至还包括iOS和Android. 也就是说, 假如你愿意的话, 你可以使用C#通吃所有平台, 当然, 前提是你能接受巨贵的授权费用. 作为什么事情都喜欢自己搞一套的微软,(因为他都是垄断的) 在C#这件事情上一开始就很开放(因为有JAVA在前), 总算是做对了一件事情.

Hello World

Mono在创建一个名为test的console的工程后, 给了我一个Hello World的代码,

using System;

namespace test
{
  class MainClass
  {
    public static void Main (string[] args)
    {
      Console.WriteLine ("Hello World!");
    }
  }
}

第一眼看去, 就知道C#中了JAVA的毒了, 用所谓完全面向对象的方式, 强迫你写一堆臃肿而无用的代码… 我至今也没有明白为什么Main函数最后会变成Main类, 也没有明白这有什么好处… 想起最近看的一篇文章Why Java Sucks and C# Rocks, 说”自从C# 1.0诞生之日起，就只出现Java借鉴C#特性的情况”, 以此来驳斥JAVA一派对C#抄袭的指责. 其实, 光是从Hello World都能看出来C#对JAVA的模仿, 他的言论也的确是避重就轻了, 因为, 连他也无法否认C#诞生前及诞生过程中发生的事情…

值得一提的是, C#对传统的printf进行了改进, {0}形式的占位符不需要表明类型, 只按照数量和位置匹配.

变量与表达式

1. C#没有像JAVA一样把无符号类型给去掉, 这点我觉得有些不可思议. 在C++新的使用倾向中都已经尽量的去使用有符号的类型了, 除非是进行位运算.
2. 变量的声明方式和C/C++一致, 为type name;的形式.
3. 有++自增操作符, 本来很正常的事情, 但是因为最近老是在用Python和Ruby, 看到这个竟然有些亲切.
4. 枚举可以指定基本类型, 但是本身还是强类型的, 只能强制转换, 不能默认转换.
5. 有类似C++ 11 auto的类型推理关键字var. 可以极大的简化我们的生活~~~

动态类型

大家都知道类似C/C++, JAVA, C#这种对效率还稍微有些追求的语言都是静态类型语言, 并且靠编译期静态类型检查来排查错误, 而从C++以后, 各语言都以更加’真正的’强类型自豪. 而类似auto,var等自动类型推导的变量只不过是语法糖而已, 所以当我看到C#的确提供了动态类型dynamic, 我还是着实吃了一惊. 这也体现了C#的设计者们比C++, JAVA更加激进的一面. 很多年前, BS就说过(其实Mats也说过类似的), 语言不是一堆特性的堆积, 也不是说堆积的越多就越好. 因为, 很多时候JAVA, C#的拥护者们炫耀着JAVA, C#有着什么样的新特性的时候, 其实并不太感冒. 但是, 这一个, 够让人震撼的. 一个静态语言里面有动态类型会是什么效果? 不禁想让人尝试一番.

public static dynamic Add(dynamic var1, dynamic var2)
{
  return var1 + var2;
}

类似上面的Add功能, 本来必须使用模版才能实现, var使用时, 因为是类型推导, 所以必须在初始化时才能使用, 不能用于函数参数, 而真正的动态类型dynamic就可以. 最近使用Python, Ruby比较多, 突然感觉C#有种Python, Ruby上身的感觉.

值类型和引用类型

当我看到Why Java Sucks and C# Rocks（2）：基础类型与面向对象一文时, 我还以为C#真的已经是所谓的”完全面向对象”了. 所以当我看到C#入门经典书中写到变量的类型还是分为引用类型和值类型时, 我相当意外.(我先看的那一系列文章, 再看的C#入门经典) 等我看到书中写到封箱和拆箱的时候, 就更加惊讶了… 都是一个对象, 为啥还要封箱和拆箱呢? 当然, 鉴于Objective-C连自动的封箱和拆箱都还没有, 我也不能说这就有多么落后. 
不过, 我用C++的时候就完全没听说过封箱和拆箱的概念, 容器的设计完全可以容纳基础数值, 为啥到了Objective-C, JAVA和C#里反而不行了呢? 因为C++没有统一的基类? 容器设计的时候就压根不是光考虑存储啥Object对象的. 这个倒是让我想起一句话, 你以为你解决了一个问题, 因为你比以前更加优美了, 但是同时带来了另外一个问题, 后来, 你们比较的是后一个问题谁更优美的解决了. 而这个问题本来并不存在…
另外, 当你其实还分值类型和引用类型的时候, 你就已经输给Python, Ruby了, 何必还讨论谁的箱子更好看呢… 要把这个问题上升到理念层次, 我更加就没法认同了.

checked支持的受限强制转换

增加了checked, unchecked(默认)关键字来应付类型转换时的溢出问题. 比如下面的代码:

short source = 257;
byte dest = (byte)source;

上面的代码在转换时会发生溢出, 这往往不是我们要的结果, 也往往因此出现莫名而难以调试的bug. 而类似下面的代码会在运行时会抛出System.OverflowException: Number overflow.异常. 这个方案很值得欣赏. 简单有效.

流程控制

1. 保留了goto.
2. 有foreach循环, 这个是在C++时代我羡慕的语法糖, 不过现在也不稀奇了.

数组

1. 从0开始计数. 越界访问抛异常System.IndexOutOfRangeException, 这似乎是C++以后语言的标配了.
2. 本身带Length表示长度, 标配, 这个在意料之中了.

函数

1. 看到了引用参数关键字ref, 也算结束了JAVA中痛苦的经历. 在JAVA中都是pass by value, 连一个简单的swap函数都不能直接实现. 还得通过一个构建一个数组来实现, 都不知道怎么想的.
2. 新增输出参数关键字out, 与ref类似, 有以下区别:
3. 把为赋值的变量用作ref参数是非法的, 但是可以把未赋值的变量用作out参数.
4. out参数在函数中使用时, 必须看作时未赋值的.

可选参数

实际上就等于C++里面的参数默认值, 在有默认值时, 在函数最后的参数为可选. 看书中说C#是在C#4后才支持, 为啥呢?

命名参数

命名参数在动态语言里面是很常见的, 并且是个容易理解又很使用的功能. 但是C++并没有支持, 看BS在C++语言的设计与演化中讲到其实当时有过讨论, 只是因为在C++中有所谓的接口与实现分离, 而看以前的代码, 很多接口(头文件)使用的参数名和实现中用的参数名并不一样, 所以这个有用的特性并没有加入C++. 这也是为什么我前面说接口与实现分离实在是太不DRY的一个原因.
当时BS给的例子是用Win32 API创建windows的代码(因为书在同事那里, 记忆不准确请指出), 因为需要的参数实在是太多了. 非常的不方便, 见MSDN:

HWND WINAPI CreateWindow(
    _In_opt_  LPCTSTR lpClassName,
    _In_opt_  LPCTSTR lpWindowName,
    _In_      DWORD dwStyle,
    _In_      int x,
    _In_      int y,
    _In_      int nWidth,
    _In_      int nHeight,
    _In_opt_  HWND hWndParent,
    _In_opt_  HMENU hMenu,
    _In_opt_  HINSTANCE hInstance,
    _In_opt_  LPVOID lpParam
    );

事实上, 在Win32 API里面, 你要完整的创建一个窗口, 还有类似注册窗口类等巨多参数的接口, 而其实在这个API里面, 每次调用时真正需要使用的又并不是所有的参数, 不用说有多不方便了. 可选参数(参数默认值), 只能在参数列表的最后使用, 让这种简化有的时候变成了一个排序游戏, 到底哪个参数才是最不常用的呢?
BS给了在C++里面我们的一种解决方案, 这种方案也是我们在实际中使用的方案, 那就是用struct, 当struct成员变量都有默认值的时候, 我们就只需要给我们真正需要的那个变量赋值即可. 具体的情况就不多说了, 书上都有, 但是在有命名参数后这些都是浮云. 你只需要给你的确需要的参数赋值即可, 也不需要额外的创建类或结构. 比如上例, 有了命名参数后, 我假如只对窗口的宽度感兴趣, 那么如下调用即可:

public static int CreateWindow (
  int lpClassName = 0,
  int lpWindowName = 0,
  int dwStyle = 0,
  int x = 0,
  int y = 0,
  int nWidth = 0,
  int nHeight = 0,
  int hWndParent = 0,
  int hMenu = 0,
  int hInstance = 0,
  int lpParam = 0
)
{
  return 0;
}

    public static void Main (string[] args)
{
  CreateWindow(nWidth: 640, nHeight: 960);
}

还有比这更方便的事情吗? 顺面吐槽一句, Objective-C里面函数调用的方式简直就是为命名参数准备的, 当然竟然完全不支持命名参数, 甚至不支持参数默认值, 崩溃啊…

委托(delegate)

这算是接触到的第一个较新的概念, 多写一点.
delegate是Objective-C里面用的非常多的概念, 有很方便的一面, 但是是在类这个层次上的概念.
C#的委托更加想是Objective-C的SEL/@selector和C++ 11的function, 也就是为了方便函数调用(特别是回调函数)和构建高阶函数而存在的. 这个也是函数不是第一类值(first class)的语言里面需要解决的问题. 函数指针有人说很方便, 但是那个语法实在太逆天了. 当然, 因为这个原因, 其实C#的委托也无法实现直接对<, >, +, -等操作符的控制, 而是需要用类似C++的方法提供辅助函数的方法来完成.

C#的委托:

using System;

namespace test
{
  class MainClass
  {
    delegate int Actor (int leftParam, int rightParam);

    static int Call (Actor fun, int leftParam, int rightParam)
    {
      return fun(leftParam, rightParam);
    }

    static int Multiply (int leftParam, int rightParam)
    {
      return leftParam * rightParam;
    }

    static int Divide (int leftParam, int rightParam)
    {
      return leftParam / rightParam;
    }
    public static void Main (string[] args)
    {
      Console.WriteLine ("{0}", Call(new Actor(Multiply), 10, 10));
      Console.WriteLine ("{0}", Call(new Actor(Divide), 10, 10));
      Console.ReadKey();
    }
  }
}

匿名函数(Lambda)

有匿名函数的语言才算是现代语言啊… 我说这句话, C++, JAVA, Objective-C, C#无一中枪, 不管是加入的早晚(其实都是较晚), 上述语言都已经有了使用匿名函数的办法. 对于Python, Ruby来说, 匿名函数就更不是什么新鲜事物了. 比较有意思的是, 作为静态语言的新事物, 上述语言都独立的发展了一套自己的Lambda语法, 而且各有特色, 并且最终的目的似乎都是让你搞不明白. C#的Lambda使用了=>来标记. 因为可以使用类型推导, 所以语法的简洁性上可以做到极致.
参考上面委托的例子, 假如Multiply和Divide我们只是使用一次的话, 还按上面的形式定义就太麻烦了, 匿名函数可以简化代码.

class MainClass
{
  delegate int Actor (int leftParam, int rightParam);

  static int Call (Actor fun, int leftParam, int rightParam)
  {
    return fun(leftParam, rightParam);
  }

  public static void Main (string[] args)
  {
    Console.WriteLine ("{0}", Call((leftParam, rightParam) => {
          return leftParam * rightParam;
          },
          10, 10));
    Console.WriteLine ("{0}", Call((leftParam, rightParam) => {
          return leftParam / rightParam;
          },
          10, 10));
    Console.ReadKey();
  }
}

可以看到代码显著的简化, 当然, 其实这里的例子还是太过简单和生造了, 匿名函数最大的应用在于利用闭包特性来作为回调函数. 此时简化的往往不仅仅是一个函数, 甚至是一套完整的类. 而且, 在多个类似回调同时在一个类中使用的时候, 每个匿名函数各自独立, 不会出现需要在类的回调函数中用switch/if-else区分的丑陋代码. 这个回忆回忆以前你用过的任何GUI系统的Button回调, 大概就能理解. 而最佳的例子, 我也常常提起我很感叹的是, 在最近的Objective-C中加入的匿名函数(在Objective-C中被称为Block)对Objective-C接口的巨大影响, 几乎是整体性的对原有delegate的替换. 这个替换过程不仅仅发生在社区, 连Apple官方也是如此.

异常

传统的try, catch, finally模式.

面向对象部分

主要有价值的特性都在这一部分. 我觉得最大的改进就在于C#和JAVA都没有使用C++(还有Objective-C)里面看似优美的接口与实现分离的策略. 很多时候我们都在说DRY(Don’t Repeat Yourself)是编程中排在第一的原则, 但是接口与实现分离, 即一个头文件用于声明, 一个实现文件用于实现的方式是彻头彻尾的Repeat. 这种方式就我了解是来自于C语言. C++和Objective-C都在一定程度上有向C语言兼容的负担, 于是都这样做了. 稍微追求点人性化的语言其实都不是类似C/C++和Objective-C那种方式. 这个序列可以从JAVA, C#一直写到lua, python, ruby, lisp.
这里有个值得探讨的话题, 因为我的确对编译原理什么的不是太了解, 不过大概知道, 实际的我们称的编译过程包括编译(生成.o文件)及链接(生成真正的可执行文件)两个过程, 而接口与实现分离的好处在于, 编译期可以不要求找到实现, 方便单独对每个文件的编译和将实现放在别的文件里面, 直到链接期才真正的匹配. 这也许是早期类C语言(需要直接最后生成机器码)这么设计的根源. 但是, 我还是得说, 那种设计并不好, 并且其实是有办法避免的. 只是可能需要离C远一点, 所以C++和Objective-C都没有用. 更有意思的是, 尽管似乎早就已经有export关键字了, C++还是只能将模版的声明和实现都放在头文件里面, 而我当年, 甚至还觉得模版这么做实在是太不规范了. 当然, 还有inline, 这也是个必须放在头文件里面的家伙.

类

1. 默认每个类都继承于基类System.Object.
2. 每个类分为internal(默认)和public, 需要一个类被外部访问的话, 需要定义为public.
3. 用abstract关键字支持抽象类的概念, 比C++中奇怪的=0的语法要好的多. 抽象类本身不能生成实例, 需要被继承后使用.
4. 新增了一个sealed关键字, 直接支持禁止继承的概念. 类似JAVA中的final类. 同时也可以对成员函数使用, 表示禁止在子类中被override.
5. 除了传统的public, protected, private, 多了个internal的访问限制层级, 用于对成员的访问控制. 表示限制为程序集内的代码可以访问(即不是对外开放, 但是对内部的类开放)
6. 成员内部变量用readonly替代了const. 表示常量.
7. 继承后对基类方法的override必须用override关键字显式声明.
8. 类成员也可以通过extern关键字表示由项目外部提供方法的实现代码. 书中说这是高级论题, 没有做详细的描述.
9. 可通过new关键字显式的隐藏基类成员函数, 此时类似C++中覆盖非虚函数. 只不过, 在C#中, 甚至连基类的虚函数都可以通过new隐藏. 所谓的隐藏与覆盖(override)的区别在于, 隐藏在调用时没有多态性.
10. 用base调用基类的变量或者函数, 用this调用本身的变量或者函数.
11. 用partial关键字实现部分类定义, 即可将一个类拆散到多个文件中, 这件事情因为C++的接口与实现分离本来可以很自然的实现, 但是鬼才知道为啥我当年在一个项目中强烈建议把一个超过6k行的Player.cpp文件按逻辑拆开, 会遭到强烈的反对, 认为那样反而会更加麻烦, 虽然我原本的意思仅仅是几乎一行代码不动的拆到几个.cpp文件而已. 其实当一个类写到不得不需要拆开的时候, 这个类本身似乎也已经有些太臃肿了.
12. is关键字用于判断一个对象的类是否是继承于一个类, 或者就等于这个类.
13. 虽然很多人批评过C++的运算符重载(比如JAVA中就没有), 但是C#似乎原封不动的照搬了. 这个各执一词, 我也不好说什么, 可以滥用, 也的确更方便. 当然, 我是喜欢有的.
14. as关键字用于实现引用的类型转换, 在转换失败后, 不抛出异常(普通的强制转换就会), 而是返回null.

构造函数初始化器

支持类似C++初始化列表的构造函数初始化器. 语法也类似.
在新的C#中还支持直接类似C++ 11的统一初始化格式的对象初始化器. 语法如下:

namespace test
{
  public class Point
  {
    public int x {get; set;}
    public int y {get; set;}
  }

  class MainClass
  {
    public static void Main (string[] args)
    {
      Point p = new Point { x = 1, y = 2 };
      Console.WriteLine("Point: x={0}, y={1}", p.x, p.y);
    }
  }
}

其中Point p就是通过上述对象初始化器完成的初始化. 这种方法没有提供一个带完善参数的构造函数使用起来方便, 但是在没有提供类似构造函数的时候. 可以不需要一行一行直接使用定义后的变量来初始化了. 另外, 对于集合来说, 也有类似的语法.

访问器

通过get, set关键字来定义属性的访问器, 并且通过忽略其中一个来实现只读和只写. 并且提供了一种自动生成属性的功能, 代码类似public int MyIntProp { get; set;}, 在一行内定义一个属性, 并且不用再定义一个变量, 这个变量由编译器自动生成, 我们不知道它叫什么, 但是能通过访问器提供的方法来访问.

可访问性传递原则

可访问性只能越来越严格, 不能越来越放松. 比如internal类可以继承public类, 反过来不行. 访问器的get, set单独设置的访问限制也类似, 只能比统一外部声明的要更加严格.

匿名类

大家都知道匿名函数好用, 匿名类呢? 有了总比没有好吧.
配合var使用, 语法如下:

var p = new { x = 1, y = 2};
Console.WriteLine("Point: x={0}, y={1}", p.x, p.y);

注意, 我其实并没有定义一个Point类. 包含x,y成员变量的类由编译器自动生成.

扩展方法

在Python, Ruby里面都能很方便的给已存在的类添加方法, 实现打猴子补丁的功能, 类也被称为开放类. 当时静态语言一般不行, C#通过扩展方法实现类似的功能, 只不过语法非常之不优美, 同为静态语言, 建议anders去学习一下Objective-C里面的类别(category), 这种使用在Objective-C中非常的普遍, 因为的确非常的方便.
首先看C#的语法:

public static class ExtensionString
{
  public static List<char> GetArray (
      this string str)
  {
    List<char> result = new List<char>();
    foreach (char c in str) {
      result.Add(c);
    }

    return result;
  }
}

class MainClass
{
  public static void Main (string[] args)
  {
    string s = "abcdefg";
    List<char> chars = s.GetArray ();

    foreach (char c in chars) {
      Console.Write(c);
    }
  }
}

上例中, 我给标准的string类增加了一个GetArray的接口, 返回一个List<char>类型的对象. 语法大概的描述如下:

1. 静态类
2. 静态函数
3. 函数的第一个参数为this修饰的, 你要增加方法的类型.

不知道大家怎么看, 我是觉得有些不太直观和自然.

接口

支持类似JAVA的接口. 关键字interface. 访问限定永远是public(不然还做接口干啥), 无实现代码, 不定义成员变量. 但是可以定义属性. 并且语法类似自动属性.
继承时没有使用extends, implement等关键字, 要求实现继承的基类放在第一个位置(没有则可以忽略), 接口都放在后面即可. 类似下面的语法:

public class MyClass : MyBase, IMyInterface1, IMyInterface2
{
  // class members
}

也就是说, C#的继承体系基本上和JAVA一样, 只允许面向接口(规格)的多重继承, 不允许面向实现的多重继承. 这样好不好就见仁见智了(可参考多重继承不好的观点是错误的一文), 不过基本可以肯定的是, 的确要比C++不受限制的多重继承要难以滥用.

显示实现接口成员

又一个新东西, 在实现类明确的制定一个函数是实现接口的某个函数式, 只能通过接口的多态性来调用该函数, 不允许使用类本身的对象来调用. 这相当于强制接口调用.

可删除对象

虽然C#有垃圾回收机制, 但是大家都知道, 自动的垃圾回收机制使得程序员对内存及资源的掌握变弱了, C#使用可删除对象来解决这个问题, 提供了一个IDisposable接口, 限定必须实现Dispose()接口(相当于手动调用的析构函数, 而不是垃圾回收机制自动调用的析构函数), 很有意思, 这个时候的用法就很类似C++了.

using System;

namespace test
{
  class MainClass
  {
    class NeedDispose : IDisposable {

      public NeedDispose() {
        Console.WriteLine("Constructing");
      }

      public void Dispose ()
      {
        Console.WriteLine("I'm Disposed");
      }
    }
    public static void Main (string[] args)
    {
      NeedDispose dispose = new NeedDispose();

      dispose.Dispose();
    }
  }
}

到这儿不算完, 都要手动调用的话, 那还不如C++那样出了对象存活范围就自动析构的对象, 于是多了个using的用法, 基本实现了C++使用对象的方式对资源的管理.

// 语法一:
using (NeedDispose dispose = new NeedDispose())
{
}

// 语法二:
NeedDispose dispose = new NeedDispose();
using (dispose) 
{
}

不过有点比较奇怪的是, 两种语法形式上有区别, 但是本质上竟然一样, 语法一的定义在出了using的scope以后竟然还有效, 也就是说, 上面那两种语句同时在一个scope中出现时, 会出现dispose的重定义冲突, 这个设计很奇怪.

结构

1. C#把结构设定为值类型, 即赋值时会直接产生值复制(类似整数等基本类型), 而不是产生新的引用. 这让结构有了新的用途.
2. 结构内的成员函数默认是private的, 这点不像C++.
3. struct不允许被继承.

泛型

C#在2.0后才加入了泛型, 作为一门新语言, 不知道这是为啥. 这也是为啥前面提到不知道从哪冒出来的封箱拆箱问题的原因?
泛型容器的好处就是它是强类型的, 对于强类型语言来说, 不提供强类型的容器, 那还叫强类型吗?(行吧, Objective-C躺着中枪了, 它至今还没有泛型)

约束类型

这个类似C++中的曾经想要(但是没有)加入C++ 11的特性concept的更通用版本. 相当于给泛型类型一个约束限定, 只允许符合约束条件的模版类型. 这个特性的加入也体现了委员会和公司决定的语言之间的区别. 委员会保守, 公司激进, 而个人? 随意! 参考Python3…

interface IMyInterface
{
  void DoSomeThing();
}

class MyClass : IMyInterface
{
  public void DoSomeThing() {

  }
}

class MyGenericClass<T> where T : IMyInterface
{

}

class MainClass
{
  public static void Main (string[] args)
  {
    // MyGenericClass<int> x = new MyGenericClass<int>();  // compile error
    MyGenericClass<IMyInterface> y = new MyGenericClass<IMyInterface>();
    MyGenericClass<MyClass> z = new MyGenericClass<MyClass>();
  }
}

语法上见上面的代码, 其中被注释掉的那一行会出现编译错误, 因为模版类型T被约束了. 只有IMyInterface及其子类才可以使用MyGenericClass<T>模板类.

可空变量

即可以等于null的变. 用类似int?的形式来定义一个可空类型, 实际是System.Nullable<int>类型的缩写. 用??操作符来为可空类型提供默认值.

事件

C#的事件本质上就是一种Gof的observer设计模式, 虽然语法上没有用subscribe这些传统概念. 并且因为C#委托的存在, 事件写起来还算是比较方便. 独创的用操作符+=用于表示事件的订阅, 绝对是属于操作符能自定义后被滥用的绝佳例子.

最后

结论是, 假如不知道C#的那些高级特性, 那么把C#当作C++来用几乎没有任何问题, 而那些高级特性, 完全可以逐步的尝试. 而且JAVA和C#等语言的的确是进步了, 进步的方式就是把C++好的习惯用法, 编程规范和最佳实践, 直接变成语言特性(除了那所谓的完全面向对象). 一些改动虽然看起来很小, 甚至是语法糖, 但是的确是强制的(或者语言层面鼓励)写更好的代码.
当然, 加入新特性时, 要比那个该死的委员会(虽然BS强调过C++不是委员会设计)效率要高太多了. 这也是我较为欣赏的一点, 也许有人可以说稳定正是C++的好处, 但是在快速变化的互联网时代, ‘不进则退’啊… 这个话也就只能安慰安慰C++程序员罢了, 市场的丢失是实实在在的. 作为一个从C++入门的程序员, 对此我常常倍感痛心.
本文纯粹是C#入门经典关于C#语言部分的阅读记录, 其中牵扯到的各种语言大部分都是凭借我的记忆, 语言过多了总难免记忆混乱, 其中如有错误的之处希望大家能不吝赐教.