1.2 编写控制台应用程序的相关知识

1.2.1 C#简介

C#语言（发音为C sharp）是微软公司于2000年6月发布的一款面向对象的高级程序设计语言。它是一种安全、稳定、简洁的编程语言，由C、C++衍生而来，继承了C++语言的强大功能，并简化了C++语言在命名空间、类、方法重载等方面的操作。它摒弃了C++语言中的多继承、宏等复杂特性，更安全，更易使用。熟悉C、C++语言的程序员可以很快地转向C#程序开发。

C#运行于微软的.NET平台之上，Microsoft.NET提供了一系列的工具和服务，使得程序员可以高效率地开发各种基于Microsoft.NET平台的应用程序。使用C#能编写Windows应用程序、Web应用程序和移动应用程序等。

C#语言具有语法简洁、面向对象程序设计、与Web紧密结合、基于.NET Framework等特点。

1.2.2 .NET平台

.NET是微软新一代技术平台，该平台允许.NET应用程序通过Internet进行通信和数据共享，而不管所采用的是哪种操作系统、设备或者编程语言。编程语言主要有Visual C#、Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual J#等。

.NET Framework（.NET框架），是新一代的集成开发框架，语言扩展性强，也能生成中间语言代码移植到不同操作系统平台上运行。

.NET Framework包括两个重要组件：CLR（Common Language Runtime，公共语言运行库）和.NET Framework类库（包括ADO.NET、WinForms、ASP.NET和WPF）。通过.NET Framework可以编写出Windows应用程序、Web应用程序及Web服务等。

一个.NET应用程序是一个使用.NET Framework类库编写，并运行于CLR（公共语言运行库）系统之上的应用程序。

1.2.3 开发环境

开发C#应用程序，本书采用的是Visual Studio 2013集成开发环境。Microsoft Visual Stu-dio 2013是微软公司于2013年推出的一套先进的软件开发解决方案，通过Visual Studio Ulti-mate 2013可以开发出各种优秀的应用程序。Visual Studio 2013提供了多种强大的工具和服务，而且方便易用。

1.安装Visual Studio 2013

完全安装Visual Studio 2013需要10.23GB的空间，所以在安装之前首先要确定计算机安装目录下有足够的硬盘空间。

双击鼠标运行Visual Studio 2013软件的安装程序，将出现安装程序的提示界面，如图1-1所示。在界面中选中“我同意许可条款”复选框，则进入图1-2所示的安装界面中，单击“下一步”按钮。

在“要安装的可选功能”界面中，如图1-3所示，单击“安装”按钮，安装程序开始加载安装组件，需要耐心等待，直到软件安装完毕，如图1-4所示，单击“立即重新启动”按钮即可。

2.集成开发环境介绍

启动Visual Studio 2013后，单击“文件”菜单中的“新建”命令，在子菜单中选择“项目”命令，弹出“新建项目”对话框，如图1-5所示。在对话框左侧“模板”选项中，选择“Visual C#”，在中间列表中选择应用程序选项。在对话框下方的项目“名称”输入框中输入项目名，并通过“浏览”按钮输入项目的创建“位置”。

单击“确定”按钮进入Visual Studio 2013集成开发环境的编辑页面，开发环境包括菜单栏、工具栏、代码编辑器、窗体设计器、工具箱、解决方案资源管理器、属性窗口、错误列表窗口、输出窗口等，如图1-6所示。

（1）菜单栏

菜单栏中菜单项目众多。项目不同、文件类型不同，都会使得菜单栏中的菜单项目发生动态变化。程序开发中的绝大部分功能，基本上都可以通过菜单项来完成。

程序开发过程中所需要的窗口、工具栏等，可以通过“视图”菜单中的相关命令来使其显示。

（2）工具栏

工具栏中，将菜单中常用命令以图标形式显示出来，便于使用，是菜单栏的快捷操作方式。工具栏中的图标是可以通过“工具”菜单中的“自定义”命令进行设置的。

（3）代码编辑器

代码编辑器窗口用于编辑代码的界面，在代码编辑器中，输入设计编写好的程序代码后，可对文件进行保存。要注意养成边做边存的好习惯。

（4）错误列表窗口

编辑好代码之后，要对程序进行编译和运行，如果程序中存在错误，则在“错误列表”窗口中显示错误的详细说明，如图1-7所示。

（5）输出窗口

这个窗口用于输出编译的信息，包括出错信息和警告信息。

（6）工具箱

在编写窗体程序时使用，并通过分组显示的方式提供窗体控件，在每个分组中以字母顺序排列控件。C#窗体应用程序开发环境如图1-8所示。

（7）解决方案资源管理器

在C#程序中，一个解决方案里面可以包含多个项目，每个项目又包含多个文件，可以通过解决方案资源管理器窗口查看、打开、编辑C#文件。

（8）属性窗口

属性窗口在编写Windows应用程序和Web应用程序时尤其重要，主要用于设置项目中控件等元素的属性特征。

1.2.4 解决方案和项目

在.NET中，解决方案是管理各个项目的，一个解决方案里面可以包含一个或者多个不同类型的项目。一般添加的项目类型主要有以下几种：Windows窗体应用程序、WPF应用程序、控制台应用程序、Web应用程序和类库等。

项目是解决方案的下一级，在“新建项目”时，要同时设置“解决方案”，根据需要可以选择“新建新解决方案”或者选择“添加到解决方案”，如图1-9所示。在默认情况下，项目名称、项目文件夹名称、程序集名称、解决方案名称等都是相同的。

创建解决方案时系统会生成一个解决方案文件夹，在默认情况下解决方案名称与解决方案的文件夹名称相同。

1.2.5 C#程序基本结构

下面通过【例1-1】介绍C#程序的基本结构。

【例1-1】在显示器上显示一行信息：欢迎进入C#世界！

程序运行效果图，如图1-10所示。

程序源代码如下：

1.命名空间

在【例1-1】程序中，第一行程序语句，通过using将System命名空间导入，这样当前程序就可以直接访问System命名空间中所有类的操作，而不需要重新编写代码。

C#程序是用命名空间来组织代码的，在【例1-1】程序中，第二行代码，通过关键字namespace定义了命名空间ConsoleApplication1，命名空间ConsoleApplication1包含了Program类。

2.类

C#程序由一个或多个类组成，类由关键字class定义，类包含了程序使用的数据和方法声明。类一般包含多个方法。方法定义了类的行为。在【例1-1】中，Program类只有一个Main（ ）方法。

类定义由类头部分和类体部分组成，类体部分以“｛”开始，以“｝”结束。

3.Main（ ）方法

方法类似于函数，用以完成特定的功能。在【例1-1】中定义了一个Main（ ）方法。任何一个C#应用程序，都必须有一个Main（ ）方法，Main（ ）方法是整个应用程序的入口，程序执行总是从Main（ ）方法开始的。Main（ ）方法对于C#程序来讲，是必需的，也是唯一的。方法的执行从“｛”开始，到“｝”结束。

4.程序语句

Main（ ）方法通过语句“Console.WriteLine（＂欢迎进入C#世界！＂）；”指定了它的行为。

WriteLine（ ）是一个定义在System命名空间中的Console类的一个输出方法。该语句的功能是在控制台屏幕上输出显示字符串消息“欢迎进入C#世界！”。

在C#中，用“；”表示程序语句的结束。任何一个语句都是以分号结束的，所以在一行上可以写多条语句，每个语句以分号结束即可。为使程序更具可读性，一般都是一行写一条语句，不能把一条语句分多行写。使用大括号“｛”和“｝”表示代码块的开始和结束，大括号必须成对使用，可以嵌套。

C#代码区分大小写，例如Console.WriteLine与console.writeLine是不同的。

书写程序代码，如图1-11所示，必须注意书写规范，恰当地使用缩进显示程序段。

而图1-12所示书写程序代码，虽然程序运行正常，但是程序的可读性差。

5.注释语句

在C#程序中，为了提高程序的可读性，常常要给程序适当地添加注释语句，注释语句不被编译器编译，也不被执行。常用的有三种注释语句。

1）单行注释：以左双斜杠“//”开始，以行末结束。

2）多行注释：在要注释的多行前后加上“/*”和“*/”。

3）对方法、属性等的说明注释符“///”，可以对属性、方法、类进行说明，也可以对方法的参数进行说明，以后调用该方法时，系统会自动提示方法的参数情况，效果如图1-13所示。

1.2.6 控制台输入输出类：Console

Console类，是命名空间System中处理控制台输入流、输出流的类，通过这个类可以实现控制台读写操作的基本功能。

1.控制台输出

在C#中，如果控制台程序运行时需要通过显示器输出数据，则可以通过Console类的WriteLine（ ）和Write（ ）方法来实现。

Console.WriteLine（参数）方法的作用，是将数据输出到控制台，而且输出后换行。Console.Write（参数）方法，将数据输出到控制台后，不换行，光标停留在所输出信息的末尾。Console类是System命名空间的成员，在程序开头需要通过“using System”导入命名空间，否则使用时必须指定System命名空间，语法如下所示：

System.Console.WriteLine（参数）；

WriteLine（ ）方法十分有用，在编写控制台应用程序时会经常用到它。

【例1-2】编写控制台程序，显示个人信息。

程序运行效果图，如图1-14所示。

程序源代码如下：

在【例1-2】中，显示器上输出4行信息，其中第一行“个人信息：”的输出是由Write-Line（ ）方法控制，所以数据单独占一行，信息输出后，光标另起一行；而Write（ ）方法输出后不换行，所以第三行数据“姓名：”输出后不换行，光标停留在输出信息末尾，所以其后的语句“Console.WriteLine（＂王小明＂）；”的输出“王小明”与“姓名：”显示在同一行。

如果需要显示若干个项，则使用数据占位符，｛0｝表示第一项，｛1｝表示第二项，以此类推。

【例1-3】编写控制台程序，显示用户姓名及年龄两项数据。

程序运行效果图，如图1-15所示。

程序源代码如下：

在【例1-3】中，定义了字符串变量name，用于存储字符串类型数据“王小明”，定义了整型变量age，存储年龄19，语句“Console.WriteLine（＂｛0｝今年｛1｝岁。＂，name，age）；”通过｛0｝、｛1｝两个数据占位符将一一对应地输出变量name和age中的值。

2.控制台输入

在C#控制台应用程序中，有两种方法实现用户输入所需数据，ReadLine（ ）和Read（ ）方法。ReadLine（ ）方法用于读取一行数据，该方法一直读取字符，一次读取一行字符的输入，直到用户按下〈Enter〉键，然后将用户输入的字符串返回到string字符串类型的对象中。

要读取单个字符，则使用Read（ ）方法，该方法一次只能从输入流中读取一个字符，并且直到用户按下〈Enter〉键才表示输入结束，此方法的返回值是一个表示输入字符的整数int类型，所以要显示字符就必须转换为char类型。

【例1-4】询问用户姓名及等级，并输出信息。

程序运行效果图，如图1-16所示。

程序源代码如下：

在【例1-4】中，执行语句“Console.Read（ ）；”时，如果用户输入了多个字符，然后按〈Enter〉键，Read（ ）方法只返回第一个字符。

1.2.7 编译执行机制

传统的程序设计语言，如VB、C、C++等，通过系统编译器编译生成目标程序，然后再通过系统链接生成可执行程序，而后程序代码被运行。例如使用C语言编写的源程序.c文件，通过编译后生成.obj目标文件，然后通过链接生成.exe可执行程序，而后程序被运行。C语言程序编译运行机制如图1-17所示。

在.NET开发平台下，不论使用哪种语言（如C#、VB.NET、J#等）编写的.NET源程序，首先都将被编译成MSIL（Microsoft Intermediate Language，微软中间语言）代码，MSIL是一种低级语言，定义了一系列与CPU类型无关的可移植指令集，可以快速地转换为内部机器码。使用MSIL中间语言代码，不仅可以实现平台无关性，还支持语言的互操作性。JIT（Just In Time，即时编译器）确切地知道程序运行在什么类型的处理器上，并负责将MSIL代码编译成目标机器代码。而后由CLR管理.NET应用程序的运行。CLR提供内存管理、线程管理、远程管理等服务，并保障程序代码的安全性和可靠性。例如使用C#语言编写的.NET应用程序的编译运行机制如图1-18所示。