C#高级编程(第11版) C# 7 & .NET Core 2.0

C# 7内幕指南，包括高级新特性
目前Visual Studio 2017提供了C# 7。发布为NuGet包的每个.NET Core部分都进行了更新。阅读这本专家级指南是经验丰富的程序员提高效率的更快捷方式。C# 7以更快的速度完成更多工作，没有人比Christian Nagel更适合传播在现实世界中极有价值的全新信息。本书论述清晰，内容完整详尽，为开发人员展示了如何将.NET引入非微软平台，如何操作这些平台上的工具，例如Docker、Gulp和NPM。

★为需要新工具的高级开发人员介绍了C# 7和.NET Core 2.0的扩展新特性 ★揭示了Visual Studio 2017的新技巧和切合实际的提示，包括新的用户界面、新增的模板、编辑器的改进等 ★论述了计划工作流的全新方式，使编码更快，诊断和调试更精确，测试更频繁，发布更自信 ★为开发在Android、iOS、Windows、Linux、网络和云上运行的应用程序提供了循序渐进的指南 ★掌握Visual Studio的高效率特性，以加速AI革新

Christian Nagel 是Visual Studio 和开发技术方向的Microsoft MVP，担任微软开
发技术代言人(Microsoft Regional Director)已经超过15 年。Christian 是CN innovation
公司的创始人，CN innovation 公司提供指导、培训、代码评审，并协助使用微软技术
设计和开发解决方案。他拥有超过25 年的软件开发经验。
Christian Nagel 最初在Digital Equipment 公司通过PDP 11 和VAX / VMS 系统开
始他的计算机职业生涯，接触过各种语言和平台。在2000 年，.NET 只有一个技术
概览版时，他就开始使用各种技术建立.NET 解决方案。目前，他主要指导人们开发和
设计Windows 应用程序、ASP.NET Core Web 应用程序和Xamarin，并帮助他们使用
Microsoft Azure 服务产品。
在软件开发领域工作多年以后，Christian 仍然热爱学习和使用新技术，并通过多种形式教别人如何使用新
技术。他的Microsoft 技术知识非常渊博，编写了很多书，拥有微软认证培训师(MCT)和微软认证解决方案开发
专家(MCSD)认证。Christian 经常在国际会议(如Microsoft Ignite、BASTA！和TechDays)上发言。

目 录
第 I 部分 C# 语 言
第1 章 .NET 应用程序和工具   3
1.1 选择技术   3
1.2 回顾.NET 历史   4
1.2.1 C# 1.0——一种新语言  4
1.2.2 带有泛型的C# 2 和.NET 2  6
1.2.3 .NET 3.0——Windows Presentation Foundation   6
1.2.4 C# 3 和.NET 3.5——LINQ   6
1.2.5 C# 4 和.NET 4.0——dynamic 和TPL   7
1.2.6 C# 5 和异步编程   7
1.2.7 C# 6 和.NET Core 1.0   8
1.2.8 C# 7 和.NET Core 2.0    8
1.2.9 选择技术，继续前进    9
1.3 .NET 术语    10
1.3.1 .NET Framework      11
1.3.2 .NET Core      11
1.3.3 .NET Standard    11
1.3.4 NuGet 包   12
1.3.5 名称空间   12
1.3.6 公共语言运行库   13
1.3.7 Windows 运行库   13
1.4 用.NET Core CLI 编译  14
1.4.1 设置环境   14
1.4.2 创建应用程序   15
1.4.3 构建应用程序   16
1.4.4 运行应用程序   16
1.4.5 创建Web 应用程序   17
1.4.6 发布应用程序   17
1.5 使用Visual Studio 2017   19
1.6 应用程序类型和技术   24
1.6.1 数据访问   24
1.6.2 Windows 应用程序   24
1.6.3 Xamarin    24
1.6.4 Web 应用程序    25
1.6.5 Web API     25
1.6.6 WebHooks 和SignalR   25
1.6.7 Microsoft Azure     25
1.7 开发工具    26
1.7.1 Visual Studio Community   27
1.7.2 Visual Studio Professional   27
1.7.3 Visual Studio Enterprise   27
1.7.4 Visual Studio for Mac   27
1.7.5 Visual Studio Code   27
1.8 小结    27
第2 章 核心C#   29
2.1 C#基础     29
2.2 变量    31
2.2.1 初始化变量    31
2.2.2 类型推断    32
2.2.3 变量的作用域    33
2.2.4 常量    34
2.3 预定义数据类型     35
2.3.1 值类型和引用类型    35
2.3.2 .NET 类型     36
2.3.3 预定义的值类型    36
2.3.4 预定义的引用类型   40
2.4 程序流控制    42
2.4.1 条件语句    42
2.4.2 循环    44
2.4.3 跳转语句    47
2.5 名称空间    47
2.5.1 using 语句    48
2.5.2 名称空间的别名    49
2.6 Main()方法    49
2.7 使用注释    50
2.7.1 源文件中的内部注释   50
2.7.2 XML 文档     51
2.8 C#预处理器指令    52
2.8.1 #define 和#undef    52
2.8.2 #if、#elif、#else 和#endif    52
2.8.3 #warning 和 # error    53
2.8.4 #region 和#endregion   53
2.8.5 #line     53
2.8.6 #pragma     54
2.9 C#编程准则    54
2.9.1 关于标识符的规则    54
2.9.2 用法约定    55
2.10 小结       58
第3 章 对象和类型   59
3.1 创建及使用类     60
3.2 类和结构    60
3.3 类    61
3.3.1 字段    61
3.3.2 只读字段    61
3.3.3 属性    62
3.3.4 匿名类型    65
3.3.5 方法    66
3.3.6 构造函数    69
3.4 结构    73
3.4.1 结构是值类型     74
3.4.2 只读结构    75
3.4.3 结构和继承    75
3.4.4 结构的构造函数    75
3.4.5 ref 结构     76
3.5 按值和按引用传递参数   76
3.5.1 ref 参数     77
3.5.2 out 参数    77
3.5.3 in 参数    78
3.6 可空类型    79
3.7 枚举类型    79
3.8 部分类     81
3.9 扩展方法    83
3.10 Object 类    83
3.11 小结    84
第4 章 继承   85
4.1 面向对象    85
4.2 继承的类型    85
4.2.1 多重继承    86
4.2.2 结构和类    86
4.3 实现继承    86
4.3.1 虚方法    87
4.3.2 多态性    88
4.3.3 隐藏方法    89
4.3.4 调用方法的基类版本    90
4.3.5 抽象类和抽象方法   90
4.3.6 密封类和密封方法   91
4.3.7 派生类的构造函数   91
4.4 修饰符      93
4.4.1 访问修饰符     93
4.4.2 其他修饰符     94
4.5 接口    94
4.5.1 定义和实现接口     95
4.5.2 派生的接口     97
4.6 is 和as 运算符    98
4.7 小结    99
第5 章 泛型    100
5.1 泛型概述     100
5.1.1 性能    101
5.1.2 类型安全    102
5.1.3 二进制代码的重用    102
5.1.4 代码的扩展    102
5.1.5 命名约定    102
5.2 创建泛型类    103
5.3 泛型类的功能    105
5.3.1 默认值    106
5.3.2 约束    106
5.3.3 继承    108
5.3.4 静态成员    108
5.4 泛型接口     109
5.4.1 协变和抗变    109
5.4.2 泛型接口的协变   110
5.4.3 泛型接口的抗变   111
5.5 泛型结构   111
5.6 泛型方法   113
5.6.1 泛型方法示例   113
5.6.2 带约束的泛型方法    114
5.6.3 带委托的泛型方法    115
5.6.4 泛型方法规范       115
5.7 小结    116
第6 章 运算符和类型强制转换   117
6.1 运算符和类型转换    117
6.2 运算符   118
6.2.1 运算符的简化操作      119
6.2.2 运算符的优先级和关联性     125
6.3 使用二进制运算符        126
6.3.1 位的移动            128
6.3.2 有符号数和无符号数    128
6.4 类型的安全性       129
6.4.1 类型转换           130
6.4.2 装箱和拆箱         132
6.5 比较对象的相等性    133
6.5.1 比较引用类型的相等性   133
6.5.2 比较值类型的相等性     134
6.6 运算符重载        135
6.6.1 运算符的工作方式       135
6.6.2 运算符重载的示例：Vector 结构     136
6.6.3 比较运算符的重载       139
6.6.4 可以重载的运算符       140
6.7 实现自定义的索引运算符     141
6.8 用户定义的类型强制转换     142
6.8.1 实现用户定义的类型强制转换     143
6.8.2 多重类型强制转换       147
6.9 小结       150
第7 章 数组     151
7.1 相同类型的多个对象    151
7.2 简单数组   152
7.2.1 数组的声明   152
7.2.2 数组的初始化   152
7.2.3 访问数组元素   153
7.2.4 使用引用类型   153
7.3 多维数组   154
7.4 锯齿数组   155
7.5 Array 类   156
7.5.1 创建数组   156
7.5.2 复制数组   156
7.5.3 排序      157
7.6 数组作为参数   159
7.7 数组协变   159
7.8 枚举   160
7.8.1 IEnumerator 接口     160
7.8.2 foreach 语句     160
7.8.3 yield 语句   161
7.9 结构比较   164
7.10 Span      165
7.10.1 创建切片   166
7.10.2 使用Span 改变值    166
7.10.3 只读的Span    167
7.11 数组池     167
7.11.1 创建数组池     168
7.11.2 从池中租用内存    168
7.11.3 将内存返回给池    168
7.12 小结       169
第8 章 委托、lambda 表达式和事件    170
8.1 引用方法        170
8.2 委托    170
8.2.1 声明委托    171
8.2.2 使用委托    172
8.2.3 简单的委托示例    174
8.2.4 Action和Func委托     175
8.2.5 BubbleSorter 示例      176
8.2.6 多播委托    177
8.2.7 匿名方法    180
8.3 lambda 表达式    181
8.3.1 参数      181
8.3.2 多行代码    181
8.3.3 闭包     182
8.4 事件     182
8.4.1 事件发布程序    182
8.4.2 事件侦听器    184
8.5 小结    185
第9 章 字符串和正则表达式 186
9.1 System.String 类    187
9.1.1 构建字符串    188
9.1.2 StringBuilder 成员   190
9.2 字符串格式       190
9.2.1 字符串插值        191
9.2.2 日期时间和数字的格式    192
9.2.3 自定义字符串格式     193
9.3 正则表达式      194
9.3.1 正则表达式概述    194
9.3.2 RegularExpressionsPlayground 示例    195
9.3.3 显示结果    197
9.3.4 匹配、组和捕获    198
9.4 字符串和Span    200
9.5 小结    201
第10 章 集合     202
10.1 概述     202
10.2 集合接口和类型    203
10.3 列表     203
10.3.1 创建列表    204
10.3.2 只读集合    210
10.4 队列     210
10.5 栈    213
10.6 链表     214
10.7 有序列表    217
10.8 字典     219
10.8.1 字典初始化器   219
10.8.2 键的类型    219
10.8.3 字典示例    220
10.8.4 Lookup 类    223
10.8.5 有序字典    223
10.9 集    224
10.10 性能    225
10.11 小结    227
第11 章 特殊的集合   228
11.1 概述     228
11.2 处理位    228
11.2.1 BitArray 类    229
11.2.2 BitVector32 结构   230
11.3 可观察的集合     232
11.4 不变的集合     233
11.4.1 使用构建器和不变的集合    235
11.4.2 不变集合类型和接口      235
11.4.3 使用LINQ 和不变的数组   236
11.5 并发集合    236
11.5.1 创建管道    237
11.5.2 使用BlockingCollection   239
11.5.3 使用ConcurrentDictionary   240
11.5.4 完成管道    241
11.6 小结     242
第12 章 LINQ   243
12.1 LINQ 概述    243
12.1.1 列表和实体    244
12.1.2 LINQ 查询    246
12.1.3 扩展方法    246
12.1.4 推迟查询的执行    248
12.2 标准的查询操作符 249
12.2.1 筛选    250
12.2.2 用索引筛选    251
12.2.3 类型筛选    252
12.2.4 复合的from 子句   252
12.2.5 排序    253
12.2.6 分组    254
12.2.7 LINQ 查询中的变量     255
12.2.8 对嵌套的对象分组      255
12.2.9 内连接      256
12.2.10 左外连接     258
12.2.11 组连接      260
12.2.12 集合操作     262
12.2.13 合并     263
12.2.14 分区     264
12.2.15 聚合操作符    264
12.2.16 转换操作符    266
12.2.17 生成操作符    267
12.3 并行LINQ     267
12.3.1 并行查询    268
12.3.2 分区器    268
12.3.3 取消    269
12.4 表达式树    269
12.5 LINQ 提供程序     271
12.6 小结     272
第13 章 C#函数式编程   273
13.1 概述     273
13.1.1 避免状态突变     274
13.1.2 函数作为第一个类     275
13.2 表达式体的成员    275
13.3 扩展方法    276
13.4 using static 声明     277
13.5 本地函数    278
13.5.1 本地函数与yield 语句    279
13.5.2 递归本地函数     281
13.6 元组      282
13.6.1 元组的声明和初始化    282
13.6.2 元组解构    283
13.6.3 元组的返回    283
13.6.4 幕后的原理    284
13.6.5 ValueTuple 与元组的兼容性    285
13.6.6 推断出元组名称     285
13.6.7 元组与链表    286
13.6.8 元组和LINQ    286
13.6.9 解构    287
13.6.10 解构与扩展方法    288
13.7 模式匹配        288
13.7.1 模式匹配与is 运算符    288
13.7.2 模式匹配与switch 语句   290
13.7.3 模式匹配与泛型      291
13.8 小结    291
第14 章 错误和异常     292
14.1 简介    292
14.2 异常类   293
14.3 捕获异常   294
14.3.1 异常和性能   296
14.3.2 实现多个catch 块    296
14.3.3 在其他代码中捕获异常    299
14.3.4 System.Exception 属性    299
14.3.5 异常过滤器        299
14.3.6 重新抛出异常       300
14.3.7 没有处理异常时发生的情况     303
14.4 用户定义的异常类     303
14.4.1 捕获用户定义的异常      304
14.4.2 抛出用户定义的异常      305
14.4.3 定义用户定义的异常类    307
14.5 调用者信息        309
14.6 小结    310
第15 章 异步编程      311
15.1 异步编程的重要性   311
15.2 异步编程的.NET 历史    312
15.2.1 同步调用      312
15.2.2 异步模式      313
15.2.3 基于事件的异步模式     314
15.2.4 基于任务的异步模式     314
15.2.5 异步Main()方法     315
15.3 异步编程的基础   315
15.3.1 创建任务   316
15.3.2 调用异步方法     316
15.3.3 使用Awaiter      317
15.3.4 延续任务   317
15.3.5 同步上下文   318
15.3.6 使用多个异步方法    318
15.3.7 使用ValueTasks     319
15.3.8 转换异步模式      320
15.4 错误处理       320
15.4.1 异步方法的异常处理     321
15.4.2 多个异步方法的异常处理    321
15.4.3 使用AggregateException 信息   322
15.5 异步与Windows 应用程序   322
15.5.1 配置await     323
15.5.2 切换到UI 线程     324
15.5.3 使用IAsyncOperation   325
15.5.4 避免阻塞情况      325
15.6 小结       325

前 言
许多年过去了，.NET 有了新的发展势头。.NET Framework 有一个年轻的兄弟.NET Core！
.NET Framework 是封闭的源代码，只能在Windows 系统上使用。现在.NET Core 是开源的，可以在Linux
上使用，并且使用现代模式。在.NET 生态系统中有很多巨大的改进。
注意：
由于最近的变化，C#在最受欢迎的编程语言中排名前十，而.NET Core 在最受欢迎的框架中排名第三。在Web和桌面开发人员中，C#在最流行的语言中排名第三。详情请登录https://insights.stackoverflow.com/ survey/ 2017。
使用C#和ASP .NET Core，可以创建运行在Windows、Linux和Mac上的Web应用程序和服务。使用Windows Runtime(Windows 运行库)，可以通过C#和XAML 以及.NET Core 创建本机Windows 应用程序(也称为通用Windows 平台，UWP)。通过Xamarin，使用C#和XAML可以创建运行在Android 和iOS设备上的应用程序。
在.NET Standard 的帮助下，可以创建能在ASP.NET Core、Windows 应用、Xamarin 中共享的库，还可以创建传统的Windows Forms 和WPF 应用程序。所有这些都在本书中介绍。
本书大部分示例都建立在带有Visual Studio 的Windows 系统上。许多示例也在Linux 上进行了测试，并在Linux 和Mac 上运行。除了Windows 应用程序示例之外，还可以使用Mac 的Visual Studio Code 或Visual Studio for the Mac作为开发环境。
0.1 .NET Core的世界
.NET 有很长的历史，但是.NET Core 很年轻。.NET Core 2.0 从.NET Framework 中获得了许多新的API，使其更容易将现有的.NET Framework 应用程序迁移到.NET Core 的新世界。
一个简单的步骤是，可以创建使用.NET Standard 2.0 的库，这些库可以在.NET Framework 4.6.1 及以上版本的应用程序、.NET Core 2.0 应用程序和Windows Build 16299 以上版本的应用程序中使用。
现在，没有理由不在后端使用ASP.NET Core。随着迁移到.NET Standard 的简化，越来越多的库可以在.NET Core 中使用。总体来看，ASP.NET Core MVC 与ASP.NET MVC 非常相似。然而ASP.NET Core MVC 要灵活得多，使用.NET Core 模式时更容易操作，也更容易扩展。
对于创建新的Web 应用程序，可能只需要使用新技术Razor Pages。如果应用程序增长，Razor Pages 可以很容易地扩展到使用ASP .NET Core MVC 的模型-视图-控制器模式。
在撰写本文时，用于实时通信的技术SignalR 的.NET Core 版本即将发布。
ASP.NET Core 与JavaScript 技术(如Angular 和React/Redux)的结合非常有效，甚至还有模板使用这些技术以及用于后端服务的ASP.NET Core 创建项目。
注意：
可以通过https://github.com/dotnet/corefx 访问.NET Core 的源代码。.NET Core 命令行可以在https://github.com/dotnet/cli 上使用。在https://github.com/aspnet 上有许多ASP.NET Core 的存储库。其中包括ASP.NET Core MVC、Razor、SignalR、EntityFrameworkCore 等。
下面是对.NET Core 部分特性的总结：
● .NET Core 是开源的。
● .NET Core 使用现代模式。
● .NET Core 支持在多个平台上开发。
● ASP.NET Core 可以在Windows 和Linux 上运行。
使用.NET Core 时，会发现这项技术是.NET 自从第一个版本以来最大的改变。.NET Core 是一个新的开始，从这里可以继续我们的旅程，快速进行新的开发。
0.2 C#的重要性
C#在2002 年发布时，是一个用于.NET Framework 的开发语言。C#的设计思想来自C 、Java 和Pascal。
Anders Hejlsberg 从Borland 来到微软公司，带来了开发Delphi 语言的经验。Hejlsberg 在微软公司开发了Java的Microsoft 版本J ，之后创建了C#。
注意：
Anders Hejlsberg 现在已经转移到TypeScript(而他仍在影响C#)， Mads Torgersen 是C#的项目负责人。C#的改进可以在https://github.com/dotnet/csharplang 上公开讨论。在这里，可以阅读C#语言建议和会议记录，也可以提交自己的C#建议。
C#一开始不仅作为一种面向对象的通用编程语言，而且是一种基于组件的编程语言，支持属性、事件、特性(注解)和构建程序集(包括元数据的二进制文件)。
随着时间的推移，C#增强了泛型、语言集成查询(Language Integrated Query，LINQ)、lambda 表达式、动态特性和更简单的异步编程。C#编程语言并不简单，它提供了很多功能，而且实际使用的功能在不断进化。因此，C#不仅是面向对象或基于组件的语言，它还包括函数式编程的理念，开发各种应用程序的通用语言会实际应用这些理念。
在C# 6 中，编译器的源代码完全重写了。不仅新的编译器管道可以在自定义程序中使用，微软还获得了一些新的资源，使变更不会破坏程序的其他部分。因此，增强编译器变得容易了。