C#面向对象程序设计(微课版)第1章C#和Visual C#开发环境第1章C#和Visual C#开发环境
〖接正文SD+45mm〗1.1C#语言简介
C#是微软公司为配合.NET战略推出的一门通用的面向对象的编程语言，主要用于开发运行在.NET平台上的应用程序。C#的语言体系都构建在.NET框架上。
1.1.1C#的发展史
C#读作C Sharp。1998年，Anders Hejlsberg（Delphi和Turbo Pascal语言的设计者）及他的微软开发团队开始设计C#语言的第一个版本。2000年9月，ECMA（国际信息和通信系统标准化组织）成立了一个任务组，着力为C#编程语言定义一个开发标准。据称，其设计目标是开发“一个简单、现代、通用、面向对象的编程语言”，于是出台了ECMA334标准，这是一种令人满意的简洁的语言，它有类似Java的语法，但显然又借鉴了C++和C的风格。设计C#语言是为了增强软件的健壮性，为此提供了数组越界检查和强类型检查，并且禁止使用未初始化的变量。C#语言的正式发布是从2002年伴随着Visual Studio开发环境一起开始的，其一经推出，就受到众多程序员的青睐。
1.1.2C#的特点
C#是从C和C++派生出的一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言，并且能够与.NET框架完美结合，C#具有以下突出的特点。
（1） 语法简洁，不允许直接操作内存，去掉了指针操作。
（2） 彻底的面向对象设计，C#具有面向对象的语言所应有的一切特性： 封装、继承和多态等。
（3） 与Web紧密结合，支持绝大多数的Web标准，例如，HTML、XML、SOAP等。
（4） 强大的安全性机制，可以消除软件开发中的常见错误（如语法错误），.NET提供的垃圾回收器能够帮助开发者有效地管理内存资源。
（5） 因为C#遵循.NET的公共语言规范（CLS），从而保证能够与其他语言开发的组件兼容。
（6） C#提供了完善的错误和异常处理机制，使程序在交付应用时能够更加健壮。1.2.NET开发平台1.2.1.NET概述.NET平台是由微软公司推出的全新的应用程序开发平台，可用来构建和运行新一代Microsoft Windows和Web应用程序。它建立在开放体系结构基础之上，集微软公司在软件领域的主要技术于一身。
.NET平台的核心是.NET Framework，它为.NET平台下应用程序的运行提供了基本框架，如果把Windows操作系统比作一栋摩天大楼，那么.NET Framework就是摩天大楼中由钢筋和混凝土搭成的框架。
Visual Studio.NET是.NET平台的主要开发工具，由于.NET平台是建立在开放体系结构基础之上的，因此应用程序开发人员也可以使用其他的开发工具。
1.2.2.NET Framework的结构
.NET Framework 以微软公司的Windows操作系统为基础，由不同的组件组成，能够与Windows的各种应用程序服务组件（如消息队列服务、COM+组件服务、Internet信息服务、Windows管理工具等）整合，以开发各种应用程序，如图11所示。
图11.NET Framework的结构
在.NET Framework的最顶层是程序设计语言，.NET Framework支持诸如Visual Basic（VB）、C#、C++、J#、Perl等几十种高级程序设计语言。在Visual Studio.NET开发环境中，可直接使用VB、C#、C++、F#、JScript共5种语言开发应用程序。
.NET Framework具有两个主要组件： 公共语言运行库（Common Language Runtime，CLR）和.NET Framework 类库，除此之外还包括ADO.NET、ASP.NET、XML Web服务等。
CLR是.NET Framework的基础，是应用程序与操作系统之间的“中间人”，它为应用程序提供内存管理、线程管图12CLR的工作机制
理和远程处理等核心服务。在.NET平台上，应用程序无论使用何种语言编写，在编译时都会被语言编译器编译成MSIL（微软公司中间语言），在运行应用程序时CLR自动启用JIT（Just In Time）编译器把MSIL再次编译成操作系统能够识别的本地机器语言代码（简称本地代码），然后运行并返回结果，如图12所示。因此，CLR是所有.NET 应用程序的托管环境。这种运行在.NET之上的应用程序被称为托管应用程序，而传统的直接在操作系统基础上运行的应用程序则被称为非托管应用程序。
.NET Framework类库是一个综合性的面向对象的可重用类型集合，利用它可以开发多种应用程序，包括传统的命令或图形用户界面（GUI）应用程序，也包括Web应用程序。
ADO.NET是.NET Framework提供的微软公司开发出的新一代的面向对象的数据处理技术，利用它可以简便、快捷地开发数据库应用程序。
ASP.NET是.NET Framework提供的全新的Web应用程序开发技术，利用它开发Web应用程序，如同开发Windows应用程序一样简单。
WCF（Windows Communication Foundation）、WPF（Windows Presentation Foundation）以及Silverlight等技术是微软公司推出的全新.NET技术。WCF可以理解为Windows通信接口，它整合了TCP/IP、XML、SOAP等技术，因此简化了XML Web服务的设计与实现。WPF为用户界面、2D/3D图形、文档和媒体提供了统一的描述和操作方法。Silverlight为开发具有专业图形、音频和视频处理的Web应用程序提供了全新的解决方案。
1.2.3.NET Framework的优点
在.NET平台诞生之前，虽然Internet已经出现，但很少有应用程序能够运行在各种不同类型的客户端上，也不能和其他应用程序进行无缝集成。这种局限性导致开发人员需花费大量的时间去改写应用程序，以保证它们能在各种客户端和平台上运行，而不是利用这些时间去设计新的应用程序。 .NET Framework的最大特点就在于它为应用程序开发人员提供了一个真正与平台无关的开发环境。使用.NET Framework开发应用程序有以下优点。
1. 基于Web的标准
.NET Framework完全支持现有的Internet技术，包括HTML（超文本标记语言）、HTTP（超文本传输协议）、XML（可扩展标记语言）、SOAP（简单对象访问协议）、XSLT（可扩展样式表语言转换）、XPath（XML路径语言）和其他Web标准。
2. 使用统一的应用程序模型
任何与.NET兼容的语言都可以使用.NET Framework类库。.NET Framework为Windows应用程序、Web应用程序和XML Web服务提供了统一的应用程序模型，因此，同一段代码可被这些应用程序无障碍地使用。
3. 便于开发人员使用
在.NET Framework中，代码被组织在不同的命名空间和类中，而命名空间采用树形结构，方便开发人员引用。当开发人员企图调用.NET Framework类库中的类时，只需将该类属性命名空间添加到引用解决方案中即可。
4. 可扩展类
.NET Framework提供了通用类型系统，它根据面向对象的思想把一个命名空间或类中代码的实现细节隐藏，开发人员可以通过继承访问类库中的类，也可以扩展类库中的类，甚至构建自己的类库。
1.3Visual C#开发环境
当计算机安装了Visual Studio 2013后，用户只需选择“开始”→“所有程序”下的Visual Studio 2013命令即可启动它。
刚启动的Visual Studio 2013的窗口由菜单栏、工具栏、工具箱、起始页、解决方案资源管理器等组成，如图13所示。其中，菜单栏列出了Visual Studio 2013的所有操作命令；工具栏列出了常见的操作命令；解决方案资源管理器用于显示将要创建的应用程序项目的文件夹结构以及文件列表；工具箱用于显示在设计应用程序操作界面时所要使用的可视化控件；起始页为常用的一些操作。
图13Visual Studio 2013窗口
Visual Studio 2013通过解决方案和项目来管理一个正在开发的软件项目。在Visual Studio 2013中，一个解决方案代表一个正在开发的庞杂的软件系统，一个项目可能只是正在开发的软件系统中的一个子系统。因此，一个解决方案可以把多个项目组织起来，而一个项目可以把一个子系统中的所有文件管理起来。Visual Studio 2013中支持多种文件类型及它们相关的扩展类型，表11列出了一些常用的文件类型。表11Visual Studio 2013中常用的文件类型
扩展名名称描述.slnVisual Studio 2013解决方案文件.sln文件为解决方案资源管理器提供显示管理文件的图形接口所需的信息。打开.sln文件，能快速地打开整个项目的所有文件.csprojVisual C#项目文件一个特殊的XML文档，主要用来控制项目的生成.csVisual C#源代码文件表示C#源程序文件、Windows窗体文件、Windows用户控件文件、类文件、接口文件等.resx资源文件包括一个Windows窗体、Web窗体等文件的资源信息.aspxWeb窗体文件表示Web窗体，由HTML标记、Web Server控件、脚本组成.asmxXML Web服务文件表示Web服务，它链接一个特定的.cs文件，在整个.cs文件中包含了供Internet调用的方法函数代码1.3.1标题栏
标题栏是位于Visual Studio 2013(以下简称VS 2013)窗口顶部的水平条，它显示的是应用程序的名称。默认情况下，用户创建一个项目后，标题栏显示如下信息：HelloCSharp-Microsoft Visual Studio其中，HelloCSharp表示解决方案名称。随着程序状态的变化，标题栏中的信息页随之改变。例如，当程序处于运行状态时，标题栏中显示如下信息：HelloCSharp(正在运行)-Microsoft Visual Studio1.3.2菜单栏
菜单栏是VS 2013开发环境的重要组成部分，开发者要完成的主要功能都可以通过菜单或者与菜单对应的工具栏按钮和快捷键实现。在不同的状态下，菜单栏中的菜单项格式是不一样的，比如，控制台应用程序的菜单栏效果如图14所示，Windows窗体应用程序的菜单栏效果如图15所示。
图14控制台应用程序的菜单栏
图15Windows窗体应用程序的菜单栏
下面以Windows窗体应用程序的菜单栏为例，介绍VS 2013开发环境中常用的菜单。
1. “文件”菜单
“文件”菜单用于对文件进行操作，比如新建项目、网站、打开项目、网站以及保存、退出等，如图16所示。
“文件”菜单主要的菜单项及其功能如表12所示。表12“文件”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能新建包括新建项目、网站、文件等内容打开包括打开项目、解决方案、网站、文件等内容关闭解决方案关闭打开的解决方案保存选定项保存当前项目将选定项另存为将当前的项目另存为其他名称全部保存保存当前打开的所有项目导出模板将项目导出为可用作其他项目的基础模板最近的文件通过最近打开过的文件名打开相应的文件最近使用的项目和解决方案通过最近打开过的解决方案或者项目名打开相应的解决方案或项目退出退出VS 2013开发环境2. “视图”菜单
“视图”菜单主要用于显示或隐藏各个功能窗口或对话框。如果不小心关闭了某个窗口，可通过“视图”菜单中的菜单项打开。“视图”菜单如图17所示。
图16“文件”菜单图17“视图”菜单
“视图”菜单主要的菜单项及其功能如表13所示。表13“视图”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能解决方案资源管理器打开解决方案资源管理器窗口服务器资源管理器打开服务器资源管理器窗口类视图打开类视图窗口起始页打开起始页工具箱打开工具箱窗口其他窗口打开命令窗口、Web浏览器、历史记录等窗口工具栏打开或关闭各种快捷工具栏全屏显示使VS 2013开发环境全屏显示3. “项目”菜单
“项目”菜单主要用来向程序中添加或移除各种元素，例如添加Windows窗体、用户控件、组件、类、引用等。“项目”菜单如图18所示。
图18“项目”菜单
“项目”菜单主要的菜单项及其功能如表14所示。表14“项目”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能添加Windows窗体向当前项目中添加新的Windows窗体添加类向当前项目中添加类文件添加新项向当前项目中添加新项（包括类、Windows窗体、用户控件等）添加现有项向当前项目中添加已经有的项添加引用向当前项目中添加DLL引用添加服务引用向当前项目中添加服务引用（如Web服务引用）设为启动项目将当前项目设置为启动项目HelloCSharp属性打开项目的属性页4. “格式”菜单
“格式”菜单主要用来对窗体上的各个控件进行统一布局，还可以用来调整选定对象的格式。“格式”菜单如图19所示。
图19“格式”菜单
“格式”菜单主要的菜单项及其功能如表15所示。表15“格式”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能对齐调整所有选中控件的对齐方式使大小相同使所有选中的控件大小相同水平间距调整所有选中控件的水平间距垂直间距调整所有选中控件的垂直间距在窗体中居中使选中的控件在窗体中居中显示顺序使选中的控件按照前后顺序放置锁定控件锁定选中的控件，不能调整位置5. “调试”菜单
“调试”菜单主要用于选择不同的调试程序的方法，比如启动调试、开始执行（不调试）、逐语句、逐过程、新建断点等。“调试”菜单如图110所示。
图110“调试”菜单“调试”菜单主要的菜单项及其功能如表16所示。表16“调试”菜单主要的菜单项及其功能如
菜 单 项功能启动调试以调试模式运行程序开始执行（不调试）不调试程序，直接运行逐语句逐句地执行程序逐过程逐个过程地执行程序（这里的过程以独立的语句为准）新建断点设置断点删除所有断点清除所有已经设置的断点6. “工具”菜单
“工具”菜单主要用来选择在开发程序时的一些工具，比如连接到数据库、连接到服务器、选择工具箱项、导入和导出设置、自定义、选项等。“工具”菜单如图111所示。
图111“工具”菜单
“工具”菜单主要的菜单项及其功能如表17所示。表17“工具”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能连接到数据库新建数据库连接导入和导出设置重新对开发环境的默认设置进行设置选项打开“选项”对话框，以便对VS 2013开发环境进行设置，比如代码的字体、字体大小、代码行号的显示等7. “生成”菜单
“生成”菜单主要用于生成可以运行的可执行文件，生成之后的程序可以脱离开发环境独立运行（需要.NET Framework框架）。“生成”菜单如图112所示。
图112“生成”菜单
“生成”菜单主要的菜单项及其功能如表18所示。表18“生成”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能菜 单 项功能生成解决方案生成当前解决方案清理HelloCSharp清理已生成的项目清理解决方案清理已生成的解决方案发布HelloCSharp对当前项目进行发布生成HelloCSharp生成当前项目8.  “帮助”菜单
“帮助”菜单主要帮助用户学习和掌握C#方面相关内容，例如，用户可以通过内容、索引、搜索、MSDN论坛等方式寻求帮助。“帮助”菜单如图113所示。
图113“帮助”菜单
“帮助”菜单主要的菜单项及其功能如表19所示。表19“帮助”菜单主要的菜单项及其功能
菜 单 项功能查看帮助打开本地安装的帮助文档添加和移除帮助内容安装和卸载本地的帮助文档