第一个 C# 程序

本章将带你创建并运行第一个 C# 程序，了解 C# 程序的基本结构，掌握编译和运行的基本流程。

Hello World 程序

创建项目

使用 Visual Studio 创建

1. 启动 Visual Studio
2. 选择"创建新项目"
3. 选择"控制台应用"模板
4. 配置项目信息：

   项目名称：HelloWorld
   位置：C:\CSharpProjects
   解决方案名称：HelloWorld
   框架：.NET 8.0

使用命令行创建

# 创建项目目录
mkdir HelloWorld
cd HelloWorld

# 创建控制台应用项目
dotnet new console

# 查看生成的文件
dir

程序代码

Visual Studio 会自动生成以下代码：

// Program.cs
using System;

namespace HelloWorld
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");
        }
    }
}

简化版本（.NET 6+ 顶级程序）：

// Program.cs
Console.WriteLine("Hello World!");

运行程序

在 Visual Studio 中运行

1. 按 F5 键（调试模式运行）
2. 或按 Ctrl+F5（不调试运行）
3. 或点击工具栏的"开始"按钮

使用命令行运行

# 编译并运行
dotnet run

# 或者分步执行
dotnet build    # 编译
dotnet bin/Debug/net8.0/HelloWorld.exe  # 运行

预期输出：

Hello World!

C# 程序结构详解

传统程序结构

using System;                    // 1. 命名空间引用
using System.Collections.Generic;

namespace HelloWorld             // 2. 命名空间声明
{
    class Program               // 3. 类声明
    {
        static void Main(string[] args)  // 4. Main 方法
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");  // 5. 程序语句
        }
    }
}

结构组成说明

1. using 指令

using System;           // 引入 System 命名空间
using System.IO;        // 引入文件操作命名空间
using System.Collections.Generic;  // 引入泛型集合命名空间

// 全局 using（C# 10+）
global using System;
global using System.Collections.Generic;

作用：

• 引入命名空间，简化类型名称
• 避免写完整的类型名称

示例对比：

// 不使用 using
System.Console.WriteLine("Hello");
System.Collections.Generic.List<int> numbers;

// 使用 using
using System;
using System.Collections.Generic;

Console.WriteLine("Hello");
List<int> numbers;

2. 命名空间 (Namespace)

namespace MyApplication
{
    namespace Utilities
    {
        class Helper
        {
            // 类成员
        }
    }
}

// 嵌套命名空间简化语法（C# 10+）
namespace MyApplication.Utilities;

class Helper
{
    // 类成员
}

作用：

• 组织代码，避免命名冲突
• 提供逻辑分组

3. 类 (Class)

class Program           // 类声明
{
    // 类成员：字段、属性、方法等
}

public class Calculator  // 公共类
{
    // 类成员
}

4. Main 方法

// 标准 Main 方法
static void Main(string[] args)
{
    // 程序入口点
}

// 其他有效的 Main 方法签名
static void Main()                    // 无参数
static int Main(string[] args)        // 返回整数
static int Main()                     // 无参数，返回整数
static async Task Main(string[] args) // 异步 Main（C# 7.1+）
static async Task<int> Main(string[] args) // 异步 Main 返回整数

Main 方法特点：

• 程序的入口点
• 必须是 static
• 通常返回 void 或 int
• 参数 args 包含命令行参数

顶级程序 (Top-level Programs)

C# 9.0+ 简化语法

// 传统写法
using System;

namespace HelloWorld
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");
        }
    }
}

// 顶级程序写法
using System;

Console.WriteLine("Hello World!");

顶级程序特性

// 可以直接使用 args 参数
Console.WriteLine($"参数数量: {args.Length}");
foreach (string arg in args)
{
    Console.WriteLine($"参数: {arg}");
}

// 可以定义方法
void SayHello(string name)
{
    Console.WriteLine($"Hello, {name}!");
}

SayHello("World");

// 可以定义类
class Person
{
    public string Name { get; set; }
}

var person = new Person { Name = "Alice" };
Console.WriteLine(person.Name);

使用场景

适合顶级程序：

• 简单的控制台应用
• 脚本式程序
• 学习和实验代码

适合传统结构：

• 大型应用程序
• 多类项目
• 需要明确命名空间的项目

编译和运行过程

编译过程

C# 源代码 (.cs)
        ↓
    C# 编译器 (csc.exe)
        ↓
   中间语言 (IL) (.dll/.exe)
        ↓
  公共语言运行时 (CLR)
        ↓
    机器代码执行

1. 编译命令

# 使用 dotnet CLI
dotnet build                    # 编译项目
dotnet build --configuration Release  # 发布版本编译

# 直接使用编译器
csc Program.cs                  # 编译单个文件
csc /out:MyApp.exe Program.cs   # 指定输出文件名

2. 编译输出

bin/
├── Debug/
│   └── net8.0/
│       ├── HelloWorld.exe      # 可执行文件
│       ├── HelloWorld.dll      # 程序集
│       ├── HelloWorld.pdb      # 调试信息
│       └── HelloWorld.runtimeconfig.json  # 运行时配置
└── Release/
    └── net8.0/
        └── ...

运行过程

1. 直接运行

# 运行编译后的程序
./bin/Debug/net8.0/HelloWorld.exe

# 使用 dotnet 运行
dotnet ./bin/Debug/net8.0/HelloWorld.dll

2. 带参数运行

# 传递命令行参数
dotnet run -- arg1 arg2 arg3

# 或直接运行可执行文件
./HelloWorld.exe arg1 arg2 arg3

// 在程序中处理参数
static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine($"参数数量: {args.Length}");
    
    for (int i = 0; i < args.Length; i++)
    {
        Console.WriteLine($"参数 {i}: {args[i]}");
    }
}

基本输入输出

输出到控制台

// 基本输出
Console.WriteLine("Hello World!");      // 输出并换行
Console.Write("Hello ");                // 输出不换行
Console.Write("World!\n");              // 手动换行

// 格式化输出
string name = "Alice";
int age = 25;

// 字符串插值（推荐）
Console.WriteLine($"姓名: {name}, 年龄: {age}");

// 复合格式化
Console.WriteLine("姓名: {0}, 年龄: {1}", name, age);

// 格式化数字
double price = 123.456;
Console.WriteLine($"价格: {price:C}");      // 货币格式
Console.WriteLine($"价格: {price:F2}");     // 保留2位小数
Console.WriteLine($"价格: {price:P}");      // 百分比格式

从控制台输入

// 读取一行输入
Console.Write("请输入您的姓名: ");
string name = Console.ReadLine();
Console.WriteLine($"您好, {name}!");

// 读取单个字符
Console.Write("按任意键继续...");
ConsoleKeyInfo keyInfo = Console.ReadKey();
Console.WriteLine($"\n您按了: {keyInfo.Key}");

// 类型转换
Console.Write("请输入您的年龄: ");
string ageInput = Console.ReadLine();
int age = int.Parse(ageInput);
Console.WriteLine($"您的年龄是: {age}");

// 安全的类型转换
Console.Write("请输入一个数字: ");
string input = Console.ReadLine();
if (int.TryParse(input, out int number))
{
    Console.WriteLine($"您输入的数字是: {number}");
}
else
{
    Console.WriteLine("输入的不是有效数字");
}

实践示例

示例 1：简单计算器

using System;

Console.WriteLine("=== 简单计算器 ===");

// 获取第一个数字
Console.Write("请输入第一个数字: ");
double num1 = double.Parse(Console.ReadLine());

// 获取运算符
Console.Write("请输入运算符 (+, -, *, /): ");
char op = Console.ReadLine()[0];

// 获取第二个数字
Console.Write("请输入第二个数字: ");
double num2 = double.Parse(Console.ReadLine());

// 计算结果
double result = op switch
{
    '+' => num1 + num2,
    '-' => num1 - num2,
    '*' => num1 * num2,
    '/' => num2 != 0 ? num1 / num2 : double.NaN,
    _ => double.NaN
};

// 显示结果
if (double.IsNaN(result))
{
    Console.WriteLine("无效的运算或除零错误!");
}
else
{
    Console.WriteLine($"结果: {num1} {op} {num2} = {result}");
}

示例 2：用户信息收集

using System;

Console.WriteLine("=== 用户信息收集 ===");

// 收集用户信息
Console.Write("姓名: ");
string name = Console.ReadLine();

Console.Write("年龄: ");
int age = int.Parse(Console.ReadLine());

Console.Write("邮箱: ");
string email = Console.ReadLine();

Console.Write("城市: ");
string city = Console.ReadLine();

// 显示收集的信息
Console.WriteLine("\n=== 用户信息确认 ===");
Console.WriteLine($"姓名: {name}");
Console.WriteLine($"年龄: {age}");
Console.WriteLine($"邮箱: {email}");
Console.WriteLine($"城市: {city}");

// 确认信息
Console.Write("\n信息是否正确? (y/n): ");
string confirm = Console.ReadLine().ToLower();

if (confirm == "y" || confirm == "yes")
{
    Console.WriteLine("信息已保存!");
}
else
{
    Console.WriteLine("请重新输入信息。");
}

示例 3：命令行参数处理

using System;

// 检查命令行参数
if (args.Length == 0)
{
    Console.WriteLine("用法: HelloWorld.exe <name> [age]");
    Console.WriteLine("示例: HelloWorld.exe Alice 25");
    return;
}

string name = args[0];
int age = 0;

// 检查是否提供了年龄参数
if (args.Length > 1)
{
    if (int.TryParse(args[1], out age))
    {
        Console.WriteLine($"你好, {name}! 你 {age} 岁了。");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"你好, {name}! 年龄参数无效。");
    }
}
else
{
    Console.WriteLine($"你好, {name}!");
}

// 显示所有参数
Console.WriteLine($"\n收到 {args.Length} 个参数:");
for (int i = 0; i < args.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"  参数 {i}: {args[i]}");
}

调试基础

设置断点

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("程序开始");
    
    string name = "Alice";        // 在此行设置断点 (F9)
    int age = 25;
    
    Console.WriteLine($"姓名: {name}");
    Console.WriteLine($"年龄: {age}");
    
    Console.WriteLine("程序结束");
}

调试技巧

1. 使用断点：F9 设置/取消断点
2. 单步执行：F10 逐过程，F11 逐语句
3. 查看变量：鼠标悬停或使用监视窗口
4. 即时窗口：在调试时执行表达式

调试输出

using System;
using System.Diagnostics;

static void Main(string[] args)
{
    // 调试输出（只在调试模式下显示）
    Debug.WriteLine("这是调试信息");
    
    // 条件编译
    #if DEBUG
    Console.WriteLine("调试模式");
    #else
    Console.WriteLine("发布模式");
    #endif
    
    // 断言
    Debug.Assert(args.Length >= 0, "参数数组不能为空");
}

项目配置文件

.csproj 文件

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
  </PropertyGroup>

</Project>

配置说明：

• OutputType：输出类型（Exe=可执行文件）
• TargetFramework：目标框架版本
• ImplicitUsings：隐式 using 指令
• Nullable：可空引用类型检查

常用配置

<PropertyGroup>
  <!-- 应用程序信息 -->
  <AssemblyTitle>我的应用程序</AssemblyTitle>
  <AssemblyDescription>这是一个示例应用程序</AssemblyDescription>
  <AssemblyVersion>1.0.0.0</AssemblyVersion>
  <FileVersion>1.0.0.0</FileVersion>
  
  <!-- 编译选项 -->
  <TreatWarningsAsErrors>true</TreatWarningsAsErrors>
  <WarningsAsErrors />
  <WarningsNotAsErrors>CS0618</WarningsNotAsErrors>
  
  <!-- 输出配置 -->
  <GenerateDocumentationFile>true</GenerateDocumentationFile>
  <DocumentationFile>bin\$(Configuration)\$(TargetFramework)\$(AssemblyName).xml</DocumentationFile>
</PropertyGroup>

常见错误和解决方案

编译错误

1. CS5001: 程序不包含适合于入口点的静态 'Main' 方法

错误代码：

class Program
{
    void Main(string[] args)  // 缺少 static 关键字
    {
        Console.WriteLine("Hello");
    }
}

解决方案：

class Program
{
    static void Main(string[] args)  // 添加 static 关键字
    {
        Console.WriteLine("Hello");
    }
}

2. CS0103: 当前上下文中不存在名称 'Console'

错误代码：

// 缺少 using System;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Hello");  // Console 未定义
    }
}

解决方案：

using System;  // 添加 using 指令

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Hello");
    }
}

运行时错误

1. 输入格式异常

// 不安全的转换
Console.Write("输入数字: ");
int number = int.Parse(Console.ReadLine());  // 可能抛出异常

// 安全的转换
Console.Write("输入数字: ");
string input = Console.ReadLine();
if (int.TryParse(input, out int number))
{
    Console.WriteLine($"数字: {number}");
}
else
{
    Console.WriteLine("输入格式错误");
}

本章小结

本章介绍了 C# 程序的基础知识：

关键要点：

• 程序结构：using、namespace、class、Main 方法
• 编译运行：dotnet build 和 dotnet run
• 输入输出：Console.WriteLine 和 Console.ReadLine
• 调试技巧：断点、单步执行、变量监视
• 项目配置：.csproj 文件的基本配置

重要概念：

• Main 方法是程序入口点
• 顶级程序简化了代码结构
• 命令行参数通过 args 参数传递
• 调试是开发过程中的重要技能

下一步： 在下一章中，我们将学习 C# 的基础语法，包括变量、数据类型和运算符。

延伸阅读

• C# 程序结构
• 顶级程序
• 调试技巧