C# 基础语法

本章将详细介绍 C# 的基础语法，包括变量、数据类型、运算符、常量等核心概念，为后续学习打下坚实基础。

变量和标识符

变量声明

在 C# 中，变量必须先声明后使用：

csharp

// 基本变量声明语法
数据类型 变量名;
数据类型 变量名 = 初始值;

// 示例
int age;                    // 声明整数变量
string name = "Alice";      // 声明并初始化字符串变量
double salary = 5000.50;    // 声明并初始化双精度浮点数
bool isActive = true;       // 声明并初始化布尔变量

变量初始化

csharp

// 声明时初始化（推荐）
int count = 0;
string message = "Hello";

// 先声明后赋值
int number;
number = 42;

// 多个变量同时声明
int x, y, z;
int a = 1, b = 2, c = 3;

// 使用 var 关键字（类型推断）
var temperature = 25.5;     // 推断为 double
var city = "Beijing";       // 推断为 string
var isReady = false;        // 推断为 bool

标识符命名规则

csharp

// 有效的标识符
int age;
string firstName;
double _salary;
bool isValid2;
string userName;

// 无效的标识符
// int 2age;        // 不能以数字开头
// string first-name; // 不能包含连字符
// bool class;      // 不能使用关键字
// double my var;   // 不能包含空格

命名规则：

必须以字母、下划线或 @ 符号开头
后续字符可以是字母、数字或下划线
区分大小写
不能使用 C# 关键字
不能包含空格或特殊字符

命名约定：

csharp

// 变量和方法：camelCase（驼峰命名法）
int studentAge;
string firstName;
void calculateTotal();

// 类和属性：PascalCase（帕斯卡命名法）
class StudentInfo;
public string FirstName { get; set; }

// 常量：全大写，下划线分隔
const int MAX_SIZE = 100;
const string DEFAULT_NAME = "Unknown";

// 私有字段：下划线前缀
private int _count;
private string _name;

数据类型

值类型 (Value Types)

整数类型

csharp

// 有符号整数
sbyte smallNumber = -128;        // 8位，-128 到 127
short mediumNumber = -32768;     // 16位，-32,768 到 32,767
int regularNumber = -2147483648; // 32位，-2,147,483,648 到 2,147,483,647
long bigNumber = -9223372036854775808L; // 64位

// 无符号整数
byte positiveSmall = 255;        // 8位，0 到 255
ushort positiveMedium = 65535;   // 16位，0 到 65,535
uint positiveRegular = 4294967295U; // 32位，0 到 4,294,967,295
ulong positiveBig = 18446744073709551615UL; // 64位

// 使用示例
int score = 95;
long population = 1400000000L;
byte red = 255, green = 128, blue = 0;

Console.WriteLine($"分数: {score}");
Console.WriteLine($"人口: {population:N0}");
Console.WriteLine($"RGB: ({red}, {green}, {blue})");

浮点类型

csharp

// 单精度浮点数（32位）
float temperature = 36.5f;
float pi = 3.14159f;

// 双精度浮点数（64位，默认）
double distance = 384400.0;
double e = 2.718281828459045;

// 高精度十进制（128位）
decimal price = 199.99m;
decimal taxRate = 0.08m;

// 精度比较
float f = 0.1f + 0.2f;
double d = 0.1 + 0.2;
decimal m = 0.1m + 0.2m;

Console.WriteLine($"float: {f}");      // 可能不精确
Console.WriteLine($"double: {d}");     // 可能不精确
Console.WriteLine($"decimal: {m}");    // 精确的 0.3

字符和布尔类型

csharp

// 字符类型（16位 Unicode）
char letter = 'A';
char digit = '9';
char symbol = '@';
char unicode = '\u4E2D';  // 中文字符 '中'

// 布尔类型
bool isTrue = true;
bool isFalse = false;
bool isValid = (10 > 5);  // 表达式结果

// 使用示例
Console.WriteLine($"字符: {letter}");
Console.WriteLine($"Unicode: {unicode}");
Console.WriteLine($"验证结果: {isValid}");

引用类型 (Reference Types)

字符串类型

csharp

// 字符串声明和初始化
string name = "Alice";
string empty = "";
string nullString = null;
string multiline = @"这是一个
多行字符串";

// 字符串操作
string firstName = "John";
string lastName = "Doe";
string fullName = firstName + " " + lastName;
string formatted = $"姓名: {firstName} {lastName}";

Console.WriteLine(fullName);
Console.WriteLine(formatted);
Console.WriteLine($"长度: {fullName.Length}");

对象类型

csharp

// object 是所有类型的基类
object obj1 = 42;
object obj2 = "Hello";
object obj3 = true;

// 装箱和拆箱
int number = 100;
object boxed = number;      // 装箱
int unboxed = (int)boxed;   // 拆箱

Console.WriteLine($"装箱: {boxed}");
Console.WriteLine($"拆箱: {unboxed}");

可空类型 (Nullable Types)

csharp

// 可空值类型
int? nullableInt = null;
double? nullableDouble = 3.14;
bool? nullableBool = null;

// 检查是否有值
if (nullableInt.HasValue)
{
    Console.WriteLine($"值: {nullableInt.Value}");
}
else
{
    Console.WriteLine("没有值");
}

// 空合并操作符
int result = nullableInt ?? 0;  // 如果为 null 则使用 0
Console.WriteLine($"结果: {result}");

// 可空引用类型（C# 8.0+）
string? nullableString = null;
string nonNullableString = "Hello";

类型转换

隐式转换

csharp

// 安全的隐式转换（不会丢失数据）
int intValue = 100;
long longValue = intValue;      // int → long
double doubleValue = intValue;  // int → double
float floatValue = intValue;    // int → float

Console.WriteLine($"int: {intValue}");
Console.WriteLine($"long: {longValue}");
Console.WriteLine($"double: {doubleValue}");

显式转换

csharp

// 可能丢失数据的显式转换
double pi = 3.14159;
int intPi = (int)pi;           // 截断小数部分
float floatPi = (float)pi;     // 可能丢失精度

long bigNumber = 1000000000L;
int smallNumber = (int)bigNumber;  // 可能溢出

Console.WriteLine($"原值: {pi}");
Console.WriteLine($"转换后: {intPi}");

类型转换方法

csharp

// Convert 类方法
string numberString = "123";
int converted = Convert.ToInt32(numberString);
double convertedDouble = Convert.ToDouble(numberString);
bool convertedBool = Convert.ToBoolean("true");

// Parse 方法
int parsed = int.Parse("456");
double parsedDouble = double.Parse("3.14");
DateTime parsedDate = DateTime.Parse("2023-12-25");

// TryParse 方法（安全转换）
string input = "789";
if (int.TryParse(input, out int result))
{
    Console.WriteLine($"转换成功: {result}");
}
else
{
    Console.WriteLine("转换失败");
}

// ToString 方法
int number = 42;
string numberAsString = number.ToString();
string formattedNumber = number.ToString("D5");  // 补零到5位

Console.WriteLine($"字符串: {numberAsString}");
Console.WriteLine($"格式化: {formattedNumber}");

运算符

算术运算符

csharp

int a = 10, b = 3;

// 基本算术运算
int addition = a + b;        // 加法: 13
int subtraction = a - b;     // 减法: 7
int multiplication = a * b;  // 乘法: 30
int division = a / b;        // 整数除法: 3
int remainder = a % b;       // 取余: 1

// 浮点除法
double floatDivision = (double)a / b;  // 3.333...

Console.WriteLine($"加法: {a} + {b} = {addition}");
Console.WriteLine($"减法: {a} - {b} = {subtraction}");
Console.WriteLine($"乘法: {a} * {b} = {multiplication}");
Console.WriteLine($"除法: {a} / {b} = {division}");
Console.WriteLine($"取余: {a} % {b} = {remainder}");
Console.WriteLine($"浮点除法: {a} / {b} = {floatDivision:F3}");

赋值运算符

csharp

int x = 10;

// 基本赋值
x = 20;

// 复合赋值运算符
x += 5;   // x = x + 5;  结果: 25
x -= 3;   // x = x - 3;  结果: 22
x *= 2;   // x = x * 2;  结果: 44
x /= 4;   // x = x / 4;  结果: 11
x %= 3;   // x = x % 3;  结果: 2

Console.WriteLine($"最终结果: {x}");

// 字符串复合赋值
string message = "Hello";
message += " World";  // 结果: "Hello World"
message += "!";       // 结果: "Hello World!"

Console.WriteLine(message);

比较运算符

csharp

int num1 = 10, num2 = 20;

// 比较运算符
bool equal = (num1 == num2);        // 等于: false
bool notEqual = (num1 != num2);     // 不等于: true
bool greater = (num1 > num2);       // 大于: false
bool less = (num1 < num2);          // 小于: true
bool greaterEqual = (num1 >= num2); // 大于等于: false
bool lessEqual = (num1 <= num2);    // 小于等于: true

Console.WriteLine($"{num1} == {num2}: {equal}");
Console.WriteLine($"{num1} != {num2}: {notEqual}");
Console.WriteLine($"{num1} > {num2}: {greater}");
Console.WriteLine($"{num1} < {num2}: {less}");

// 字符串比较
string str1 = "apple";
string str2 = "banana";
bool stringEqual = (str1 == str2);
bool stringLess = string.Compare(str1, str2) < 0;

Console.WriteLine($"'{str1}' == '{str2}': {stringEqual}");
Console.WriteLine($"'{str1}' < '{str2}': {stringLess}");

逻辑运算符

csharp

bool condition1 = true;
bool condition2 = false;

// 逻辑运算符
bool andResult = condition1 && condition2;  // 逻辑与: false
bool orResult = condition1 || condition2;   // 逻辑或: true
bool notResult = !condition1;               // 逻辑非: false

Console.WriteLine($"true && false = {andResult}");
Console.WriteLine($"true || false = {orResult}");
Console.WriteLine($"!true = {notResult}");

// 短路求值
int a = 5, b = 0;
bool safeCheck = (b != 0) && (a / b > 2);  // 短路，不会执行除法
Console.WriteLine($"安全检查: {safeCheck}");

// 复杂逻辑表达式
int age = 25;
bool hasLicense = true;
bool canDrive = (age >= 18) && hasLicense;
Console.WriteLine($"可以开车: {canDrive}");

递增和递减运算符

csharp

int counter = 5;

// 前置递增/递减
int preIncrement = ++counter;   // 先递增，再使用: counter=6, preIncrement=6
int preDecrement = --counter;   // 先递减，再使用: counter=5, preDecrement=5

Console.WriteLine($"前置递增后: counter={counter}, result={preIncrement}");

counter = 5;  // 重置

// 后置递增/递减
int postIncrement = counter++;  // 先使用，再递增: postIncrement=5, counter=6
int postDecrement = counter--;  // 先使用，再递减: postDecrement=6, counter=5

Console.WriteLine($"后置递增后: counter={counter}, result={postIncrement}");

// 在循环中的应用
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    Console.Write($"{i} ");
}
Console.WriteLine();

条件运算符（三元运算符）

csharp

// 基本语法: condition ? value_if_true : value_if_false
int a = 10, b = 20;
int max = (a > b) ? a : b;
Console.WriteLine($"最大值: {max}");

// 字符串条件
string status = (max > 15) ? "高" : "低";
Console.WriteLine($"状态: {status}");

// 嵌套条件运算符
int score = 85;
string grade = (score >= 90) ? "A" : 
               (score >= 80) ? "B" : 
               (score >= 70) ? "C" : 
               (score >= 60) ? "D" : "F";
Console.WriteLine($"成绩: {grade}");

// 空合并运算符
string name = null;
string displayName = name ?? "匿名用户";
Console.WriteLine($"显示名称: {displayName}");

// 空条件运算符（C# 6.0+）
string text = null;
int? length = text?.Length;  // 如果 text 为 null，返回 null
Console.WriteLine($"长度: {length ?? 0}");

常量和字面量

常量声明

csharp

// 编译时常量
const int MAX_STUDENTS = 30;
const double PI = 3.14159;
const string COMPANY_NAME = "Microsoft";
const bool DEBUG_MODE = true;

// 只读字段（运行时常量）
static readonly DateTime StartTime = DateTime.Now;
static readonly string ConfigPath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.ApplicationData);

// 使用常量
int classSize = MAX_STUDENTS;
double circumference = 2 * PI * 5;  // 半径为5的圆周长

Console.WriteLine($"最大学生数: {MAX_STUDENTS}");
Console.WriteLine($"圆周长: {circumference}");
Console.WriteLine($"公司名称: {COMPANY_NAME}");

字面量

csharp

// 整数字面量
int decimal = 42;           // 十进制
int hexadecimal = 0x2A;     // 十六进制
int binary = 0b101010;      // 二进制（C# 7.0+）
int withSeparator = 1_000_000;  // 数字分隔符（C# 7.0+）

// 浮点字面量
double d1 = 3.14;
double d2 = 3.14e2;         // 科学记数法: 314
float f = 3.14f;            // float 后缀
decimal m = 3.14m;          // decimal 后缀

// 字符字面量
char letter = 'A';
char escape = '\n';         // 转义字符
char unicode = '\u0041';    // Unicode: 'A'

// 字符串字面量
string regular = "Hello World";
string verbatim = @"C:\Users\Name\Documents";  // 逐字字符串
string interpolated = $"结果是 {decimal}";      // 字符串插值
string raw = """
    这是一个
    原始字符串字面量
    """;  // 原始字符串（C# 11+）

Console.WriteLine($"十进制: {decimal}");
Console.WriteLine($"十六进制: {hexadecimal}");
Console.WriteLine($"二进制: {binary}");
Console.WriteLine($"带分隔符: {withSeparator:N0}");

注释

单行注释

csharp

// 这是单行注释
int age = 25;  // 变量声明注释

// TODO: 实现用户验证功能
// FIXME: 修复除零错误
// NOTE: 这个算法需要优化

多行注释

csharp

/*
 * 这是多行注释
 * 可以跨越多行
 * 通常用于较长的说明
 */
int CalculateArea(int width, int height)
{
    /*
     * 计算矩形面积
     * 参数验证在调用方进行
     */
    return width * height;
}

XML 文档注释

csharp

/// <summary>
/// 计算两个整数的和
/// </summary>
/// <param name="a">第一个整数</param>
/// <param name="b">第二个整数</param>
/// <returns>两个整数的和</returns>
/// <example>
/// <code>
/// int result = Add(5, 3);  // 返回 8
/// </code>
/// </example>
public int Add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

/// <summary>
/// 学生信息类
/// </summary>
/// <remarks>
/// 这个类用于存储学生的基本信息
/// 包括姓名、年龄和成绩
/// </remarks>
public class Student
{
    /// <summary>
    /// 获取或设置学生姓名
    /// </summary>
    /// <value>学生的姓名</value>
    public string Name { get; set; }
    
    /// <summary>
    /// 获取或设置学生年龄
    /// </summary>
    /// <value>学生的年龄，必须大于0</value>
    public int Age { get; set; }
}

实践示例

示例 1：基本计算器

csharp

using System;

class BasicCalculator
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("=== 基本计算器 ===");
        
        // 获取用户输入
        Console.Write("请输入第一个数字: ");
        double num1 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
        
        Console.Write("请输入运算符 (+, -, *, /, %): ");
        char operation = Console.ReadLine()[0];
        
        Console.Write("请输入第二个数字: ");
        double num2 = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
        
        // 执行计算
        double result = 0;
        bool validOperation = true;
        
        switch (operation)
        {
            case '+':
                result = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                result = num1 - num2;
                break;
            case '*':
                result = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                if (num2 != 0)
                    result = num1 / num2;
                else
                {
                    Console.WriteLine("错误: 除数不能为零!");
                    validOperation = false;
                }
                break;
            case '%':
                if (num2 != 0)
                    result = num1 % num2;
                else
                {
                    Console.WriteLine("错误: 除数不能为零!");
                    validOperation = false;
                }
                break;
            default:
                Console.WriteLine("错误: 无效的运算符!");
                validOperation = false;
                break;
        }
        
        // 显示结果
        if (validOperation)
        {
            Console.WriteLine($"结果: {num1} {operation} {num2} = {result}");
        }
    }
}

示例 2：数据类型演示

csharp

using System;

class DataTypeDemo
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("=== C# 数据类型演示 ===\n");
        
        // 整数类型
        Console.WriteLine("整数类型:");
        byte byteValue = 255;
        short shortValue = 32767;
        int intValue = 2147483647;
        long longValue = 9223372036854775807L;
        
        Console.WriteLine($"byte: {byteValue} (范围: 0 到 {byte.MaxValue})");
        Console.WriteLine($"short: {shortValue} (范围: {short.MinValue} 到 {short.MaxValue})");
        Console.WriteLine($"int: {intValue} (范围: {int.MinValue} 到 {int.MaxValue})");
        Console.WriteLine($"long: {longValue} (范围: {long.MinValue} 到 {long.MaxValue})");
        
        // 浮点类型
        Console.WriteLine("\n浮点类型:");
        float floatValue = 3.14159f;
        double doubleValue = 3.141592653589793;
        decimal decimalValue = 3.141592653589793238462643383279m;
        
        Console.WriteLine($"float: {floatValue} (精度: ~7位)");
        Console.WriteLine($"double: {doubleValue} (精度: ~15-17位)");
        Console.WriteLine($"decimal: {decimalValue} (精度: ~28-29位)");
        
        // 字符和布尔类型
        Console.WriteLine("\n其他类型:");
        char charValue = 'A';
        bool boolValue = true;
        string stringValue = "Hello, C#!";
        
        Console.WriteLine($"char: '{charValue}' (Unicode: {(int)charValue})");
        Console.WriteLine($"bool: {boolValue}");
        Console.WriteLine($"string: \"{stringValue}\" (长度: {stringValue.Length})");
        
        // 可空类型
        Console.WriteLine("\n可空类型:");
        int? nullableInt = null;
        double? nullableDouble = 3.14;
        
        Console.WriteLine($"int?: {nullableInt ?? -1} (HasValue: {nullableInt.HasValue})");
        Console.WriteLine($"double?: {nullableDouble} (HasValue: {nullableDouble.HasValue})");
        
        // 类型转换
        Console.WriteLine("\n类型转换:");
        int intNum = 42;
        double doubleNum = intNum;  // 隐式转换
        int backToInt = (int)doubleNum;  // 显式转换
        string numString = intNum.ToString();
        
        Console.WriteLine($"int → double: {intNum} → {doubleNum}");
        Console.WriteLine($"double → int: {doubleNum} → {backToInt}");
        Console.WriteLine($"int → string: {intNum} → \"{numString}\"");
    }
}

示例 3：运算符综合应用

csharp

using System;

class OperatorDemo
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("=== 运算符演示 ===\n");
        
        // 算术运算符
        Console.WriteLine("算术运算符:");
        int a = 15, b = 4;
        Console.WriteLine($"a = {a}, b = {b}");
        Console.WriteLine($"a + b = {a + b}");
        Console.WriteLine($"a - b = {a - b}");
        Console.WriteLine($"a * b = {a * b}");
        Console.WriteLine($"a / b = {a / b} (整数除法)");
        Console.WriteLine($"a / (double)b = {a / (double)b:F2} (浮点除法)");
        Console.WriteLine($"a % b = {a % b} (取余)");
        
        // 比较运算符
        Console.WriteLine("\n比较运算符:");
        Console.WriteLine($"a == b: {a == b}");
        Console.WriteLine($"a != b: {a != b}");
        Console.WriteLine($"a > b: {a > b}");
        Console.WriteLine($"a < b: {a < b}");
        Console.WriteLine($"a >= b: {a >= b}");
        Console.WriteLine($"a <= b: {a <= b}");
        
        // 逻辑运算符
        Console.WriteLine("\n逻辑运算符:");
        bool x = true, y = false;
        Console.WriteLine($"x = {x}, y = {y}");
        Console.WriteLine($"x && y: {x && y}");
        Console.WriteLine($"x || y: {x || y}");
        Console.WriteLine($"!x: {!x}");
        Console.WriteLine($"!y: {!y}");
        
        // 条件运算符
        Console.WriteLine("\n条件运算符:");
        int max = (a > b) ? a : b;
        string result = (a > b) ? "a 更大" : "b 更大或相等";
        Console.WriteLine($"最大值: {max}");
        Console.WriteLine($"比较结果: {result}");
        
        // 递增递减运算符
        Console.WriteLine("\n递增递减运算符:");
        int counter = 5;
        Console.WriteLine($"初始值: {counter}");
        Console.WriteLine($"counter++: {counter++} (使用后递增)");
        Console.WriteLine($"当前值: {counter}");
        Console.WriteLine($"++counter: {++counter} (递增后使用)");
        Console.WriteLine($"当前值: {counter}");
        
        // 复合赋值运算符
        Console.WriteLine("\n复合赋值运算符:");
        int value = 10;
        Console.WriteLine($"初始值: {value}");
        value += 5;
        Console.WriteLine($"value += 5: {value}");
        value *= 2;
        Console.WriteLine($"value *= 2: {value}");
        value /= 3;
        Console.WriteLine($"value /= 3: {value}");
        value %= 7;
        Console.WriteLine($"value %= 7: {value}");
    }
}

本章小结

本章详细介绍了 C# 的基础语法：

关键要点：

变量声明：类型变量名 = 初始值
数据类型：值类型和引用类型
类型转换：隐式转换和显式转换
运算符：算术、比较、逻辑、赋值等
常量：const 和 readonly 的区别
注释：单行、多行和 XML 文档注释

重要概念：

强类型语言，变量必须声明类型
值类型存储在栈中，引用类型存储在堆中
可空类型允许值类型存储 null
运算符优先级影响表达式计算顺序
类型安全防止运行时错误

最佳实践：

使用有意义的变量名
遵循命名约定
适当使用 var 关键字
注意类型转换的安全性
添加必要的注释

在下一章中，我们将学习 C# 的控制结构，包括条件语句和循环语句。

C# 基础语法 ​

变量和标识符 ​

变量声明 ​

变量初始化 ​

标识符命名规则 ​

数据类型 ​

值类型 (Value Types) ​

整数类型 ​

浮点类型 ​

字符和布尔类型 ​

引用类型 (Reference Types) ​

字符串类型 ​

对象类型 ​

可空类型 (Nullable Types) ​

类型转换 ​

隐式转换 ​

显式转换 ​

类型转换方法 ​

运算符 ​

算术运算符 ​

赋值运算符 ​

比较运算符 ​

逻辑运算符 ​

递增和递减运算符 ​

条件运算符（三元运算符） ​

常量和字面量 ​

常量声明 ​

字面量 ​

注释 ​

单行注释 ​

多行注释 ​

XML 文档注释 ​

实践示例 ​

示例 1：基本计算器 ​

示例 2：数据类型演示 ​

示例 3：运算符综合应用 ​

本章小结 ​

延伸阅读 ​

C# 基础语法

变量和标识符

变量声明

变量初始化

标识符命名规则

数据类型

值类型 (Value Types)

整数类型

浮点类型

字符和布尔类型

引用类型 (Reference Types)

字符串类型

对象类型

可空类型 (Nullable Types)

类型转换

隐式转换

显式转换

类型转换方法

运算符

算术运算符

赋值运算符

比较运算符

逻辑运算符

递增和递减运算符

条件运算符（三元运算符）

常量和字面量

常量声明

字面量

注释

单行注释

多行注释

XML 文档注释

实践示例

示例 1：基本计算器

示例 2：数据类型演示

示例 3：运算符综合应用

本章小结

延伸阅读