写给C++程序员的C# FAQ
作者 Andy McMullan 译者 熊节
感谢熊节先生和《程序员》杂志
这份FAQ将力图解答C++开发者第一次接触C#时可能遇到的基本问题。在阅读本FAQ之前，我推荐你先阅读《.NET框架FAQ》。
如果你对于本FAQ有任何意见、建议、批评或者指正，请给我e-mail：andy@andymcm.com。
请注意：本FAQ的内容仅仅是我对众多信息的阐述，这些信息的来源包括DOTNET邮件列表、微软公司的文档、以及使用C#语言的实际经验。我不保证本FAQ中解答的正确性，也不保证今后不修改其中的解答。
1. 简介
1.1 什么是C#？
C#是由微软（Microsoft）公司设计的一种程序设计语言。C#的语法大致是基于C/C++的，并且与Java有着惊人的相似性。微软对C#的描述如下：
“C#是一种简单、现代化、面向对象并且类型安全的程序设计语言，它从C和C++衍生而来。C#（读作‘C sharp’）紧密地植根于C和C++的基础之上，因此C和C++程序员将可以立刻熟悉它。C#的设计意图是要将Visual Basic的高生产率和C++直接访问机器的强大能力结合起来。”
1.2 如何开发C#应用程序？
免费发布的.NET SDK中包括了C#命令行编译器（csc.exe）。另外，Visual Studio .NET也完全集成了对C#开发的支持。
1.3 在哪里可以下载.NET SDK和Visual Studio .NET？
你可以在http://msdn.microsoft.com/net下载.NET SDK。如果你订阅了MSDN宇宙版，那么你还可以下载Visual Studio .NET。
1.4 C#会取代Java吗？
C#与Java非常相似——在与C++的比较中，这两种语言表现出了类似的优势和不足。例如，这两种语言都有垃圾收集，但都没有模板。微软已经停止了Visual J++的生产，因此很难不把C#看成微软制造的Java替代品。
1.5 C#会取代C++吗？
答案很明显：不会。不过，在.NET环境中，C++也很难成为最佳的选择。为了让.NET运行时环境充分发挥它的威力，编程语言需要符合某些规则，其中一条重要的规则就是：语言的类型系统必须符合公共类型系统（CTS）的规定。不巧许多C++特性都不被CTS支持，例如多继承和模板等等，这使得C++注定不是.NET开发的首选语言。
对于这个问题，微软的回答是：他们提供了C++的受控扩展（ME），使程序员可以编写符合CTS要求的C++代码。他们提供了一些新的关键字，使程序员可以用CTS属性给C++类做上标记（例如用“__gc”标记表示垃圾收集）。但是，我也并不认为程序员会优先选择ME C++来进行新项目的开发，因为他们完全可以选择C#。从语法的角度来说，C#和C++非常相似；但是和C++不同，C#的设计思想就是要与.NET环境无缝结合，并充分利用.NET框架的功能。因此，ME C++存在的唯一理由就是：人们需要借助它来将现存的C++代码移植到.NET环境中来。
因此，作为对这个问题的回答，我猜测C++在.NET环境之外将继续作为一个重要的语言而存在，并将被用于将现存C++代码移植到.NET环境中。但是，当C++开发者要从头开发.NET应用程序时，我认为他们将选择C#。不过，时间将证明一切。
1.6 一个简单的C#程序像什么样子？
唉，我实在应该为我极度匮乏的想象力而向读者道歉。没错，你猜对了，下面就是著名的“Hello, World”……
class CApplication
{
public static void Main()
{
System.Console.Write( "Hello, new .NET world." );
}
}
（你不能把Main函数作为全局函数——C#中根本没有全局函数这种东西。）
1.7 C#是面向对象的吗？
是的，跟Java和C++一样，C#也是一种面向对象的语言。
1.8 C#有它自己的类库吗？
是，但也不完全是。和所有.NET语言（例如Visual Basic .NET和JScript .NET）一样，C#可以访问.NET类库。并没有一个仅属于C#的类库，.NET类库是所有语言共享的。
2. 基本类型
2.1 C#支持哪些标准类型？
C#支持的基本类型和C++非常相似，包括int、long、float、double、char、string、数组（array）、结构体（struct）和类（class）等等。但是，别想得太好，这些类型的名字虽然相似，但某些细节可能有所不同。例如，C#中的long型数据是64位，而C++中long型数据的大小取决于所处的平台（通常在32位平台上是32位，在64位平台上是64位）。另外，在C++中类和结构体几乎是完全相同的，但在C#中则不是这样。
2.2 C#中所有的类型都是从一个共同的基类派生来的吗？
既是也不是。所有的类型都会被作为object类（System.Object）的派生类来对待，但是如果要把值类型（例如int和float）的实例作为object派生类来处理，就必须通过所谓的“装箱（boxing）”过程将该实例转换成引用类型。从理论上来说，开发者可以完全忽略这个过程，让运行时来操心转换的细节。但是，这种隐式转换实际上会有一些副作用，可能会给粗心大意的开发者带来一些麻烦。
2.3 那么，我是否可以将值类型的实例传递给需要对象作为参数的方法呢？
是的，可以这样做。例如：
class CApplication
{
public static void Main()
{
int x = 25;
string s = "fred";
DisplayMe( x );
DisplayMe( s );
}
static void DisplayMe( object o )
{
System.Console.WriteLine( "You are {0}", o );
}
}
这段程序的输出是：
You are 25
You are fred
2.4 值类型和引用类型之间有什么本质性的区别？
C#将类型分为两种：值类型和引用类型。绝大多数固有类型（例如int和char）都是值类型，结构体也是值类型。引用类型则包括类、接口（interface）、数组和字符串（string）。这里的根本思想很简单：值类型的实例表现的是实际数据，并被保存在栈上；而引用类型的实例表现的则是指向数据的指针或者引用，并被保存在堆上。
最令C++开发者感到迷惑的就是：对于哪些类型作为值来表现、哪些类型作为引用来表现，C#已经预先确定了。而C++开发者往往希望由自己来做这样的决定。
例如，在C++中，我们可以这样做：
int x1 = 3; // x1 is a value on the stack
int *x2 = new int(3) // x2 is a reference to a value on the heap
但是，在C#中，你就无法控制：
int x1 = 3; // x1 is a value on the stack
int x2 = new int();
x2 = 3; // x2 is also a value on the stack!
2.5 也就是说，int是值类型，object是引用类型。那么，int又怎么能从object派生出来呢？
其实，int并不是从object派生出来的。当一个int数被作为int数使用时，它就是一个值类型实例（保存在栈上）。但是，当它被作为object派生对象使用时，它就是一个引用类型实例，指向堆上的一个整数值。换句话说，当你把int值作为对象来对待时，运行时会自动地将int值转换成一个object引用。这个过程就被称为装箱（boxing）。这个转换的过程包括如下步骤：将int值的内容从栈拷贝到堆，然后创建一个object实例来指向它。解箱（unboxing）则是装箱的逆过程：将对象转换回栈上的值。
int x = 3; // new int value 3 on the stack
object objx = x; // new int on heap, set to value 3 - still have x=3 on stack
int y = (int)objx; // new value 3 on stack, still got x=3 on stack and objx=3 on heap
2.6 C#用引用代替了指针。C#的引用和C++的引用是一样的吗？
并不完全一样。它们的基本思想是一样的，但是一个明显的差异是：C#的引用可以为null。因此，你不能期望C#引用始终指向合法的对象。如果你尝试使用一个为null的引用，系统就会抛出一个NullReferenceException异常。
例如，请看下列方法：
void displayStringLength( string s )
{
Console.WriteLine( "String is length {0}", s.Length );
}
这个方法的问题在于：如果你像下面这样调用它，它就可能抛出一个NullReferenceException异常。
string s = null;
displayStringLength( s );
当然，在某些情况下，你可能会认为NullReferenceException是一个完全可以接受的调用结果。但是，在这里，最好是将这个方法改写为下面这样：
void displayStringLength( string s )
{
if( s == null )
Console.WriteLine( "String is null" );
else
Console.WriteLine( "String is length {0}", s.Length );
}
3. 类和结构体
3.1 在C++中，结构体基本上是多余的东西。为什么C#中还要有结构体呢？
在C++中，结构体和类基本上是完全一样的，它们唯一的区别就在于默认的可见程度（结构体的默认可见程度是public，类的默认可见程度是private）。但是，在C#中，结构体和类有着非常大的差异。在C#中，结构体是值类型（保存在栈上），而类则是引用类型（保存在堆上）。另外，结构体不能继承结构体或者类，只能实现接口。结构体也没有析构子（destructor）。
3.2 C#支持多继承吗？
C#支持对接口的多继承，但是不支持对类的多继承。每个类最多只能继承一个类，但可以实现多个接口。
3.3 C#中的接口和C++中的抽象类是一样的吗？
不完全一样。C++中的抽象类不能实例化，但可以（并且经常的确）含有实现代码和/或数据成员；C#中的接口则不能含有任何实现代码或者数据成员，它只是一组方法名称和签名的集合。比起C++中的抽象类，C#中的接口跟COM中的接口更相似。
这两者之间另一个重要的区别是：C#的类只能继承一个类（不论是不是抽象的），但可以实现多个接口。
3.4 C#中的构造子和C++中的构造子是一样的吗？
非常相似。
3.5 C#中的析构子和C++中的析构子是一样的吗？
不！它们看上去差不多，但是实际上完全不同。首先，C#不保证在任何特定的时间点调用析构子，甚至不保证析构子会被调用。说实话，C#中的析构子其实就是Finalize方法，只不过换了个说法而已。或者说，它是一个会调用基类Finalize方法的Finalize方法。因此，下列代码：
class CTest
{
~CTest()
{
System.Console.WriteLine( "Bye bye" );
}
}
实际上就是：
class CTest
{
protected override void Finalize()
{
System.Console.WriteLine( "Bye bye" );
base.Finalize();
}
}
从.NET框架Beta 2开始，程序员不能再像这样显式覆盖Finalize方法——你必须使用析构子语法。
3.6 既然C#中的析构子和C++中的析构子有这么大的差异，为什么微软还要使用一样的语法呢？
因为微软的人是坏蛋，他们想把你的脑子弄得一团糟。
3.7 什么是静态构造子？
所谓静态构造子（static constructor）就是为一个类（而不是类的实例）准备的构造子。当一个类被装载的时候，这个类的静态构造子就会被调用。
3.8 C#中所有的方法都是虚拟的吗？
不。和C++一样，方法默认是非虚拟（non-virtual）的，但你可以将它们标记为虚拟（virtual）方法。
3.9 在C#中如何声明纯虚函数？
用abstract关键字来修饰一个方法，就可以将这个方法声明为纯虚的。自然，这个方法所属的类也必须同时被标记为抽象类。请注意，抽象方法不能有任何实现代码（这跟C++中的纯虚函数也有所不同）。
4. 异常
4.1 在C#中可以使用异常吗？
可以。实际上，在C#（以及整个.NET环境）中，异常是被推荐的错误处理机制。大多数.NET框架类都使用异常来表示错误。
4.2 哪些类型的对象可以作为异常抛出？
只有System.Exception类及其派生类的实例可以作为异常抛出。这和C++形成了鲜明的对比——在C++中，几乎任何类型的实例都可以作为异常抛出。
4.3 我可以定义自己的异常吗？
可以，只要让你的异常类继承System.Exception类就行了。更明确一点，微软推荐用户定义的异常继承System.ApplicationException类（这个类继承了System.Exception类）。
4.4 C#中有没有可以复用的标准异常？
有，其中的一些异常和标准的COM HRESULT值有一定的关系。下表展示了HRESULT和.NET（以及C#）异常的对应关系：
|
HRESULT |
.NET异常 |
|
E_INVALIDARG |
ArgumentOutOfRangeException，或者更普通的ArgumentException。如果提供的参数格式不对（例如URL以“htp://”开头，而不是以“http://”开头），可以选择使用FormatException。 |
|
E_POINTER |
ArgumentNullException |
|
E_NOTIMPL |
NotImplementedException |
|
E_UNEXPECTED |
通常认为InvalidOperationException是与之相对应的。InvalidOperationException通常被用于表示“对象无法执行所请求的操作”。 |
|
E_OUTOFMEMORY |
OutOfMemoryException |
其他你可能想要复用的标准异常还有IndexOutOfRangeException和ArithmeticException等等。
4.5 System.Exception类还有什么有用的特性吗？
是的，那就是StackTrace属性。这个属性提供了一个调用栈，其中记录了异常最初被抛出的位置。例如，下列代码：
using System;
class CApp
{
public static void Main()
{
try
{
f();
}
catch( Exception e )
{
Console.WriteLine( "System.Exception stack trace = \n{0}", e.StackTrace );
}
}
static void f()
{
throw new Exception( "f went pear-shaped" );
}
}
会产生如下输出：
System.Exception stack trace =
at CApp.f()
at CApp.Main()
但是，请注意：这种调用栈跟踪能力只有在调试版本中才会有。发布版本会把某些方法调用优化掉，这也就是说，调用栈将与你所想象的形式有所不同。
4.6 我应该在何时抛出异常？
这是一个颇有争议的话题，而且也部分取决于个人的喜好。不过，大多数人都接受这样一个观点：只有在出现“预料之外”的错误时，才应该抛出异常。如何判断一个错误是预料之中的还是预料之外的呢？各人的判断不同。这里有一个简单的例子：因为seek指针到达文件末尾而引起的文件读取错误应该属于预料之中的错误，而在堆上分配内存失败则应该属于预料之外的错误。
4.7 C#有throws子句吗？
没有。和Java不同，C#并不要求（甚至并不允许）开发者指定方法可以抛出的异常。
5. 运行时类型信息
5.1 如何在运行时检查对象的类型？
你可以使用is关键字。例如：
using System;
class CApp
{
public static void Main()
{
string s = "fred";
long i = 10;
Console.WriteLine( "{0} is {1}an integer", s, (IsInteger(s) ? "" : "not ") );
Console.WriteLine( "{0} is {1}an integer", i, (IsInteger(i) ? "" : "not ") );
}
static bool IsInteger( object obj )
{
if( obj is int || obj is long )
return true;
else
return false;
}
}
会生成如下输出：
fred is not an integer
10 is an integer
5.2 可以在运行时获取类型的名称吗？
可以。使用object类的GetType方法就可以获得该对象所属类型的名称。例如：
using System;
class CTest
{
class CApp
{
public static void Main()
{
long i = 10;
CTest ctest = new CTest();
DisplayTypeInfo( ctest );
DisplayTypeInfo( i );
}
static void DisplayTypeInfo( object obj )
{
Console.WriteLine( "Type name = {0}, full type name = {1}", obj.GetType(), obj.GetType().FullName );
}
}
}
会生成下列输出：
Type name = CTest, full type name = CTest
Type name = Int64, full type name = System.Int64
6. 高级语言特性
6.1 什么是委托？
所谓委托（delegate），是从System.Delegate类派生而来的一个类。但是，C#语言对委托的声明提供了特殊的语法，使得它们看起来并不像是类。一个委托表现了一个特定签名[1]的方法，委托的一个实例则表现了特定对象（或类，如果方法是静态方法的话）中拥有特定签名的方法。例如：
using System;
delegate void Stereotype();
class CAmerican
{
public void BePatriotic()
{
Console.WriteLine( "... <gulp> ... God bless America.");
}
}
class CBrit
{
public void BeXenophobic()
{
Console.WriteLine( "Bloody foreigners ... " );
}
}
class CApplication
{
public static void RevealYourStereotype( Stereotype[] stereotypes )
{
foreach( Stereotype s in stereotypes )
s();
}
public static void Main()
{
CAmerican chuck = new CAmerican();
CBrit edward = new CBrit();
// Create our list of sterotypes.
Stereotype[] stereotypes = new Stereotype[2];
stereotypes[0] = new Stereotype( chuck.BePatriotic );
stereotypes[1] = new Stereotype( edward.BeXenophobic );
// Reveal yourselves!
RevealYourStereotype(stereotypes );
}
}
会生成下列结果：
... <gulp>... God bless America.
Bloody foreigners ...
6.2 委托是否就和只有一个方法的接口一样？
从原理上来说，委托可以和“单方法接口”一样地使用。这两者之间最主要的区别就在于：对于接口来说，方法的名称是固定的；而对于委托来说，就只有签名是固定的，而方法名称则可以变化，正如上面的范例所显示的那样。
6.3 C#中与QueryInterface函数等价的是什么？
as关键字。例如：
using System;
interface IPerson
{
string GetName();
}
interface IPerson2 : IPerson
{
int GetAge();
}
class CPerson : IPerson
{
public CPerson( string name )
{
m_name = name;
}
// IPerson
public string GetName()
{
return m_name;
}
private string m_name;
}
class CPerson2 : IPerson2
{
public CPerson2( string name, int age )
{
m_name = name;
m_age = age;
}
// IPerson2
public string GetName() { return m_name; }
public int GetAge() { return m_age; }
private string m_name; private int m_age;
}
public class CApp
{
public static void Main()
{
CPerson bob = new CPerson( "Bob" );
CPerson2 sheila = new CPerson2( "Sheila", 24 );
DisplayAge( bob );
DisplayAge( sheila );
}
static void DisplayAge( IPerson person )
{
IPerson2 person2 = person as IPerson2; // QueryInterface lives on !!!
if( person2 != null )
Console.WriteLine( "{0} is {1} years old.", person2.GetName(), person2.GetAge() );
else
Console.WriteLine( "Sorry, don't know {0}'s age.", person.GetName() );
}
}
上述程序会生成下列输出：
Sorry, don't know Bob's age.
Sheila is 24 years old.
7. 和C++的主要差异
7.1 我新建了一个对象，但是要怎么销毁它呢？
你无法主动销毁对象。你不能显式调用析构子，也没有delete运算符可供使用。不必担心，垃圾收集器总会销毁你的对象的。
7.2 我试图在栈上创建一个对象，但C#编译器就不干了。应该怎么办？
跟C++不同，你不能在栈上创建类的实例。类的实例总是生存在堆上的，并由垃圾收集器管理它们的生存周期。
7.3 我定义了一个析构子，但它没有被调用到。为什么？
C#中的析构子实际上只是Finalize方法的一个实现，运行时也不保证一定调用Finalize方法。C#中的析构子语意和C++的析构子语意是完全不同的。
7.4 大部分C#基本类型都有着和C++基本类型相同的名称，它们是相同的东西吗？
不是。C#中的char实际上跟C++中的wchar_t是一样的。C#中所有的字符（以及字符串）都是Unicode的。C#中的整数都有确定的大小，而C++中的整数大小则取决于运行的平台。例如，C#中的int总是32位；而C++中的int通常在32位处理器平台上是32位，在64位处理器平台上则是64位。
8. 杂项
8.1 使用“==”进行的字符串比较似乎是大小写敏感的。怎样才能进行大小写不敏感的字符串比较呢？
使用String.Compare方法。这个方法的第三个参数是一个布尔值，用于指定是否忽略大小写。
"fred" == "Fred" // false
System.String.Compare( "fred", "Fred", true ) // true
8.2 我发现有些字符串使用了“@”标记，而有些则没有。这个标记是什么意思？
The @ symbol before a string literal means that escape sequences are ignored. This is particularly useful for file names, e.g.
如果在字符串前面加上“@”标记，就意味着这个字符串中的转义序列将被忽略。在表示文件名时，这个标记特别有用。例如：
string fileName = "c:\\temp\\test.txt"
就等价于：
string fileName = @"c:\temp\test.txt"
8.3 C#支持可变参数吗？
可以。使用params关键字，你可以将参数指定为特定类型（例如int）的序列；如果需要极大的灵活性，甚至还可以将参数类型指定为object。使用这种办法的典型就是System.Console.WriteLine方法。
8.4 如何处理命令行参数？
就像这样：
using System;
class CApp
{
public static void Main( string[] args )
{
Console.WriteLine( "You passed the following arguments:" );
foreach( string arg in args )
Console.WriteLine( arg );
}
}
8.5 C#会对数组边界进行检查吗？
是的。如果数组越界，系统会抛出一个IndexOutOfRange异常。
8.6 如何保证我的C#类可以和其他.NET语言互操作？
只要保证C#代码符合公共语言子集（CLS）即可。为了保证这一点，请将[assembly:CLSCompliant(true)]这个全局属性加入到你的C#源文件中。这样，如果你使用了不符合CLS的C#特性，编译器就会报错。
9. 资源
9.1 推荐书目
在下面的推荐书目中，既有我个人喜欢的，也有其他C#开发者推荐的。
- C# and the .NET Platform - Andrew Troelsen
很多人都认为这是C#/.NET书中最好的一本。涵盖的内容相当广泛，包括了Windows表单、COM互操作、ADO.NET、ASP.NET等等。 - Developing Applications with Visual Studio.NET - Richard Grimes
这本书涵盖了很多其他书没有涉及到的有趣话题，例如ATL7、受控C++、国际化、remoting等等，此外还介绍了一些非正规的CLR和C#工具。对于有一定经验的C++程序员来说，这本书是最合适的。
- Programming Windows with C# - Charles Petzold
这本书的标题略有误导读者之嫌——这本书完全是关于GUI编程的，内容主要涉及Windows表单和GDI+。作者的文笔非常精彩，并且知识也很全面。对于这本书，我唯一的批评就是：它与实际项目联系太过紧密，对应用程序开发的指导稍嫌欠缺。
- Applied Microsoft .NET Framework Programming - Jeffrey Richter
“applied”这个标题也有点误导读者，这本书主要是在介绍.NET框架运行的底层细节。
9.2 网络资源
- 微软公司的.NET主页是http://www.microsoft.com/net/。此外，微软还提供了GOTDOTNET这个站点，地址是 http://www.gotdotnet.com/
- DevX的.NET空间，地址是 http://www.devx.com/dotnet/。
- http://www.cetus-links.org/oo_csharp.html，这里有一些非常好的C#链接。
- http://www.csharp.org/
- http://www.c-sharpcorner.com/
- microsoft.public.dotnet.*新闻组
9.3 范例代码和工具
- Peter Drayton在http://www.razorsoft.net/公开了一些.NET工具（以及C#源代码）。
[1] 译注：此处的“签名（signature）”是指“方法的参数列表和返回值”，不包括方法名在内。
