第二章-C#与Visual-Studio开发环境.doc

第二章 C#与Visual Studio开发环境本章将从C#语言和.NET技术的概貌入手，依次介绍Visual Studio集成开发环境和C#程序的组成结构。2.1 C#语言与.NET技术简介C语言曾经是最为流行的一种结构化程序设计语言，C+则在C的基础上增加了对面向对象的支持。但严格说来，C+并不是完全面向对象的程序设计语言；为了和C语言 相兼容，C+保留了许多低级特性，因此具有较大的灵活性和较强的底层控制能力。不过，这种灵活性和控制能力也是一把“双刃剑”，它导致了C+学习困难、程序过于复杂、安全性难以保证等问题。正如低级语言被高级语言逐步取代一样，程序设计语言的发展就是不断增强抽象描述能力、屏蔽底层实现细节、提高软件生产效率的过程。随着面向对象的优越性被广泛接受，人们需要更加符合现代软件开发要求的面向对象程序设计语言，C#因此应运而生。它汲取了C+、Java、Delphi等多种语言的精华，具有语法简洁、类型安全和完全面向对象等特点，自2000年一经推出便取得了巨大的成功。C#语言简单易学，它将内存管理、设备驱动、控制优化等底层操作交给.NET Framework实现，这样开发人员就能够把注意力集中在问题模型和程序逻辑上，而不必去关心过多的底层细节。概括地说，.NET是一个建立在开放网络协议和标准之上的计算平台，.NET Framework则是平台上的基础编程框架，它由以下两个部分组成。l 公共语言运行时（Common Language Runtime，CLR）。它提供了.NET应用程序运行时环境，负责管理代码的执行、提供元数据类型支持和各种系统服务。l .NET类库。它定义了功能丰富的类型集合，能够为应用程序提供基本类型、通用数据结构、Windows和Web界面设计、数据库访问、XML Web Service、异常处理等各种组件服务。.NET Framework支持C#、Visual Basic、Java、Visual C+.NET等多种语言，这些高级语言代码会被编译为通用中间语言（Intermediate Language，IL）代码，该语言类似于低级语言，但其代码与具体的硬件平台无关；之后CLR再针对特定的平台将IL程序翻译为机器指令，加载所需要的资源并管理程序的执行。这也使得.NET平台上不同语言能够方便进行通信，解决了困扰人们已久的多语言集成的难题。随着C#语言的流行和用户的增加，C#也得到了不断的改进和完善。2005年C#升级到了2.0版本，其最大的特点是增加了对泛型程序设计（Generic Programming）的支持。2008年C#正式升级为3.0版本，其中增加了Lambda表达式、隐式类型、扩展方法等特性，从而支持一种全新的面向对象的数据访问模型，即LINQ（Language Integrated Query）模型。.NET Framework也随之进行了相应的版本升级，为.NET应用开发提供了更有效的支持。2.2 Visual Studio开发环境2.2.1 集成开发环境概述Visual Studio集成开发环境将代码编辑器、编译器、调试器、图形界面设计器等工具和服务集成在一个环境中，能够有效提高软件开发的效率。Visual Studio.NET是最流行的.NET应用程序集成开发环境，开发的每一个程序集对应一个项目（Project），而多个相关的项目又可以组成一个解决方案（Solution）。启动Visual Studio.NET开发环境，可以看到如图2-1所示的主界面，主要包括以下几个部分。l 菜单栏：位于标题栏的下方，其中包含了用于开发、维护、编译、运行和调试程序以及配置开发环境的各项命令。l 工具栏：位于菜单栏的下方，提供了常用命令的快捷方式。l 代码编辑区：位于开发环境中央，是编辑代码和设计程序的主要区域。l 输出窗口：位于代码编辑区的下方，用于输出当前操作的结果。l 解决方案资源管理器：位于开发环境的右侧，它通过树形视图对当前解决方案进行管理，解决方案是树的根节点，解决方案中的每一个项目都是根节点的子节点，项目节点下则列出了该项目中使用的各种文件、引用和资源。l 服务器资源管理器：位于开发环境的左侧，用于快速访问本地或网络上的各项服务器资源。l 属性窗口：位于解决方案资源管理器的下方，用于查看或编辑当前所选元素的具体信息。l 状态栏：位于开发环境的底部，用于对光标位置、编辑方式等当前状态给出提示。图2-1 Visual Studio集成开发环境图2-1给出的是Visual Studio各窗口的默认位置，用户可以根据需要来移动、调整、打开或关闭，或是通过“视图”菜单来控制它们的显示；其中大部分窗口还可以通过选项卡的方式切换，如代码编辑区可一次打开多个源文件，这就能最大程度地利用有限的屏幕空间。其他常用的窗口还有管理程序中的类及其关系的类视图、作为控件集合的工具箱等。Visual Studio解决方案将被保存为.sln文件，而单个C#程序项目则会被保存为.csproj文件。接下来介绍使用Visual Studio创建4中基本的C#应用程序的步骤。2.2.2 创建控制台应用程序如果要在Visual Studio开发环境中创建程序P2_1，可以通过菜单命令“文件”|“新建”|“项目”打开如图2-2所示的对话框，在左侧的“项目类型”视图中选择“Visual C#”，在右侧的“模板”视图中选择“控制台应用程序”模板，输入项目名称（P2_1），必要时可以指定项目存放的位置及所属的解决方案，之后单击“确定”按钮，此时Visual Studio就会自动完成下面的工作。(1)将.NET类库中的基本程序集添加到项目引用中。(2)生成C#源文件program.cs，其中包含对常用命名空间的引用，以及程序命名空间、主程序类和Main方法的基本框架。(3)生成项目配置文件，在其中保存项目的基本信息。图2-2 “新建项目”对话框之后开发人员就可以编辑源文件中的程序代码，必要时可以增加源文件、程序集引用和其他资源，并通过菜单命令编译和运行程序。此外，使用快捷键F6可以直接编译程序，使用快捷键F5可以直接运行程序，使用快捷键Ctrl+F5可以不调试而直接运行程序。2.2.3 创建和使用动态链接库程序如果要创建动态链接库程序，可以在图2-2所示的“新建项目”对话框中选择“类库”模板，之后同样可以编写代码来定义各种类型及其成员。不过此类项目只能编译成动态链接库文件，而不能直接运行。2.2.4 创建Windows应用程序如果要创建Windows应用程序，可在图2-2所示的“新建项目”对话框中选择“Windows应用程序”模板。这时Visual Studio会为项目生成两个C#源程序文件，一个是Form1.cs；在解决方案资源管理器中双击该文件即可以打开窗体设计视图，如图2-3所示，此时在Visual Studio工具箱中可以看到一系列可用的Windows窗体控件，其中“公用控件”选项卡下面包含了按钮、文本框、单选框等常用的Windows控件，通过鼠标拖放操作就可以把这些控件添加到窗体上。图2-3 工具箱与窗体设计视图另一个是文件是program.cs，其中定义了包含Main方法的主程序类program，其代码如下。using System;using System.Collections.Generic;using System.Windows.Forms;namespace P2_3 static class Program static void Main() Application.EnableVisualStyles(); Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false); Application.Run(new Form1(); 代码中的Application类表示当前的Windows应用程序，其Run方法用于在程序启动时打开主窗体Form1，它和Form类都在System.Windows.Forms命名空间下定义。2.2.5 创建ASP.NET网站程序在Visual Studio中还可以方便地创建ASP.NET应用程序。通过菜单命令“文件”|“新建”|“网站”打开如图2-4所示的对话框，在“模板”列表中选择“ASP.NET网站”选项，在“语言”下拉列表框中选择“Visual C#”选项，必要时指定项目的存放位置，然后单击“确定”按钮，Visual Studio就会创建一个基本的网站框架，包括一个网站配置文件web.config和一个默认网页Default.aspx。选中当前项目，通过菜单命令“网站”|“添加新项”，在打开的对话框中选择“Web窗体”，就可以向项目中加入新的网页。图2-4 “新建网站”对话框ASP.NET网站项目的每一个网页都包含两个文件：一个设计文件（后缀为.aspx）和一个C#源代码文件（后缀为.aspx.cs）。打开一个网页设计文件，此时在Visual Studio工具箱中可以看到一系列可用的Web窗体控件，如按钮、文本框、单选框等，通过鼠标的拖放操作可以把这些控件添加到网页中。2.3 C#程序的基本结构下面先看一个非常简单的C#程序，它用于在屏幕上输出一行文字“欢迎光临!”。/程序P2_1using System;namespace P2_1public class programpublic static void Main()Console.WriteLine(“欢迎光临!”);可在任何一种文本编辑器（如记事本或Microsoft Word）中输入上述代码，将其保存为文件“P2_1.cs”（后缀.cs表示C#源程序文件），而后打开命令行窗口，使用C#编译器csc.exe编译程序（必要时指定源文件所在的目录）就能生成可执行文件P2_1.exe。程序的编译和运行结果如图2-1所示。图2-5 编译和执行C#程序P2_1接下来分析一下该程序的基本结构。2.3.1 注释程序P2_1的第一行以两个反斜杠“/”开头，表示程序的注释，在它同行右边的内容会被编译器忽略，不对程序的运行产生任何影响。如果要写多行注释，可以每一行都以“/”开头，或是将所有的注释内容都放在一对标记“/*”和“*/”之间，例如：/*程序P2_1该程序的功能是在屏幕上输出一行文字“欢迎光临!”*/但多行注释标签不可以嵌套。例如，对于下面的代码，编译器会将第一行开头的“/*”到第二行末尾的“*/”之间的内容视为注释，将第三行的“*/”视为非法代码。/*程序P2_1/*该程序的功能是在屏幕上输出一行文字“欢迎光临!”*/*/注释可以出现在程序代码的任何位置，主要用于对代码的功能和用途进行说明，从而提高程序的可读性，便于理解和修改程序。程序员都应当养成注释代码的良好习惯。2.3.2 命名空间程序中常常需要定义很多的类型，为了便于类型的组织和管理，C#引入了命名空间的概念。一组类型可以属于一个命名空间，而一个命名空间也可以嵌套在另一个命名空间种，从而形成一个逻辑层次结构，这就好比目录式的文件系统组织方式。程序P2_1的第二行通过关键字“using”引用了一个.NET类库中的命名空间“System”，之后程序就可以自由使用该命名空间下定义的各种类型了。程序的第三行则通过关键字“namespace”定义了一个新的命名空间“P2_1”，在其后的一对大括号“”中定义的所有类型都属于该命名空间。命名空间的使用还有利于避免命名冲突。不同开发人员可能会使用同一个名称来定义不同的类型，在程序相互调用时可能会产生混淆，而将这些类型放在不同的命名空间中就可以解决此问题。 2.3.3 类型及其成员在C#引用中，类是最为基本的一种数据类型，类的属性也叫“字段”（field），类的操作，即“方法”（method）。类使用关键字“class”来定义，程序P2_1就定义了一个名为“program”的类，并为其定义了一个方法“Main”，在其中执行文本输出的功能：public static void Main()Console.WriteLine(“欢迎光临!”);这里Main方法的功能是通过调用Console类的WriteLine方法来完成的。WriteLine方法的输入参数是用一对双引号括起来的字符串，表示要输出显示的文本。如果要显示定义的字符串对象，Main方法中的代码可以改写如下：string s=“欢迎光临!”Console.WriteLine(s);Console类是.NET类库的System命名空间下定义的一个类，表示对控制台窗口的抽象。由于程序一经引用了该命名空间，因此Main方法的代码中可以直接使用该类。如果输出程序的第二行，在使用Console类时还需要指定该类所属的命名空间，如下：System.Console.WriteLine(“欢迎光临!”);Console类是控制台应用程序与用户交互的基础，表2-1列出了一些常用的输入输出方法。表2-1 Console类常用成员方法方法输入参数返回值作用Read无整数读入下一个字符ReadKey无ConsoleKeyInfo对象读入下一个字符ReadLIne无字符串读入一行文本，至换行符结束Write任意对象无输出一行文本WriteLine任意对象无输出一行文本，并换行同理，在其他程序中使用程序P2_1中的program类也可以采用这两种方式：一是直接使用全称“P2_1.program”；二是先在其他程序中引用命名空间P2_1，然后使用简称program。不过，如果存在命名空间冲突，那么就必须使用全称来加以区分。程序P2_1虽然简单，但我们从中看到了C#应用程序的基本结构：命名空间下包含类，类可以包含成员数据（字段）和成员函数（方法），方法中又包含执行代码。这种包含关系都是通过一对大括号来表示的。2.3.4 程序的主方法程序的功能是通过执行方法代码来实现的，每个方法都是从其第一行代码开始执行，直到执行完最后一行代码结束，期间可以通过代码来调用其他的方法，从而完成各种各样的操作。应用程序的执行必须要有一个起点和一个终点。C#程序的起点和终点都是由Main方法定义的，程序总是从Main方法的第一行代码开始执行，在Main方法结束时停止程序的运行。因此，对于C#可执行程序，其中必须有一个类定义了Main方法，编译器会确定该方法作为程序的入口。如果多个类中都定义了Main方法，那么还要明确指定其中一个作为主方法。例如，下面的编译命令使用main选项将program类中的Main方法作为程序的主方法。csc /main:program P2_1.cs2.3.5 程