C# 的程序結構詳情 - visual-studio 兔子碼農動態日志 | YeLogs.com 野志, 一起記錄日志耶 .

C# 程序的常規結構

C# 語言規範

C# 程序由一個或多個文件組成。每個文件都包含零個或多個命名空間。命名空間包含類、結構、接口、枚舉和委託或其他命名空間等類型。下面的示例是包含所有這些元素的 C# 程序的框架。

using System;

Console . WriteLine ( "Hello world!" );

namespace YourNamespace
    {
        class YourClass
        {
        }

        struct YourStruct
            {
            }

        interface IYourInterface
            {
            }

        delegate int YourDelegate ( );

        enum YourEnum
            {
            }

        namespace YourNestedNamespace
            {
                struct YourStruct
                    {
                    }
            }
    }

前面的示例對程序的入口點使用頂級語句。只有一個文件可以有頂級語句。程序的入口點是該文件中程序文本的第一個文本行。在本例中，該值為 Console . WriteLine ( "Hello world!" );。還可以創建一個名為 Main 的靜態方法作為程序的入口點，如以下示例所示：

// 一個 C# 程序的框架結構
using System;
namespace YourNamespace
    {
        class YourClass
            {
            }

        struct YourStruct
            {
            }

        interface IYourInterface
            {
            }

        delegate int YourDelegate ( );

        enum YourEnum
            {
            }

        namespace YourNestedNamespace
            {
                struct YourStruct
                    {
                    }
            }

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

在這種情況下，程序從 Main 方法的左大括號開始，即 Console . WriteLine ( "Hello world!" );。

生成和運行 C# 程序

C# 是一種已編譯的語言。在大多數 C# 程序中，使用 dotnet build 命令將一組源文件編譯為二進制包。然後，使用 dotnet run 命令運行程序。（可以簡化此過程，因為 dotnet run 會在必要時編譯程序後再運行它）。這些工具支持豐富的配置選項和命令行開關。. dotnet NET SDK 中包含的命令行接口（CLI）提供了許多工具來生成和修改 C# 文件。

從 C# 14 和 .NET 10 開始，可以創建基於文件的程序，從而簡化 C# 程序的生成和運行。使用 dotnet run 命令運行包含在單個 *.cs 文件中的程序。例如，如果以下代碼片段存儲在名為 hello-world.cs 的文件中，可以通過鍵入 dotnet run hello-world.cs 運行它。

#!/usr/local/share/dotnet/dotnet run
Console . WriteLine ( "Hello, World!" );

程序的第一行包含 Unix shell 的 #! 序列。dotnet CLI 的位置可能因不同的發行版而異。在任何 Unix 系統上，如果對 C# 文件設置了 execute （+x）權限，則可以從命令行運行 C# 文件：

./hello-world.cs

這些程序的源必須是單個文件，否則所有 C# 語法都有效。可以將基於文件的程序用於小型命令行實用工具、原型或其他試驗。基於文件的程序允許預處理器指令配置生成系統。

表達式和語句

C# 程序是通過表達式和語句來構建的。表達式會生成一個值，而語句則會執行一項操作：

表達式是計算為單個值的值、變量、運算符和方法調用的組合。表達式生成結果，可在預期值的位置使用。以下示例是表達式：

42 // （文本值）
x + y // （算術運算）
Math . Max ( a , b ) // （方法調用）
condition ? trueValue : falseValue // （條件表達式）
new Person ( "John" ) // （對象創建）

語句是執行操作的完整指令。語句不返回值；相反，它們控制程序流、聲明變量或執行作。以下示例是陳述：

int x = 42; // （申報單）
Console . WriteLine ( "Hello" ); // （表達式語句 - 封裝方法調用表達式）
if ( condition ) { / code / } // （條件語句）
return result; // （return 語句）

關鍵區別：表達式計算結果為值，而語句執行操作。某些構造（如方法調用）可以是兩者。例如，Math . Max ( a , b ) 在 int result = Math . Max ( a , b); 中時是一個表達式，但單獨寫成 Math . Max ( a , b ); 時，它是一條表達式語句。

相關部分
您可以在基礎指南的 “類型” 部分中瞭解到這些程序元素的相關內容：

類
結構
命名空間
接口
枚舉
委託

主函數（Main ( )）和命令行參數

“Main” 方法是 C# 應用程序的入口點。當應用程序啓動時，Main 方法是首先被調用的方法。
在 C# 程序中只能有一個入口點。如果您的程序中有多個類都具有 Main 方法，那麼您必須使用 “StartupObject”（啓動對象）編譯選項來指定要作為入口點使用的 Main 方法。以下示例會將命令行參數的數量作為其第一個操作來顯示：

class TestClass
    {
        static void Main ( string [ ] args )
            {
                Console . WriteLine ( args . Length );
            }
    }

您還可以在一個文件中使用頂級語句作為應用程序的入口點。與主方法一樣，頂級語句也可以返回值並訪問命令行參數。以下示例使用 foreach 循環使用 args 變量顯示命令行參數，並在程序結束時返回一個成功代碼（0）：如果一個程序不止有一個具有主方法的類，您必須使用 StartupObject 編譯器選項編譯您的程序，以指定要作為入口點使用的主方法。以下示例在執行的第一個操作中顯示命令行參數的數量：

using System . Text;

StringBuilder sb = new ( );
sb . AppendLine ( "以下的參數被傳遞了：" );

foreach ( var arg in args )
    {
        sb . AppendLine ( $"參數 = {arg}" );
    }

Console . WriteLine ( sb . ToString ( ) );

return 0;

從 C# 14 版本開始，程序可以是基於文件的程序，即一個單獨的文件包含整個程序內容。要運行基於文件的程序，可以使用命令 “dotnet run <文件名.cs>”，或者在第一行使用 “#!/usr/local/share/dotnet/dotnet run” 這樣的指令（僅限於 Unix 命令行環境）。

概述

Main 方法是可執行程序的入口點；它是程序控制的起始點和終止點。
Main 方法必須聲明在類或結構體內部。其外部類可以是靜態的。
Main 方法必須是 static 的。
Main 方法可以具有任何訪問修飾符（除了 file 修飾符）。
Main 方法可以具有 void、int、Task 或 Task < int > 這樣的返回類型。
只有當 Main 方法返回 Task 或 Task < int > 時，其聲明中才可以包含 async 修飾符。此規則明確排除了 async void Main 方法。
Main 方法可以帶有或不帶有包含命令行參數的 string [ ] 參數。使用 Visual Studio 創建 Windows 應用程序時，您可以手動添加該參數，或者使用 GetCommandLineArgs ( ) 方法獲取命令行參數。參數以零索引的命令行參數形式讀取。與 C 和 C++ 不同，程序的名稱在 args 數組中不被視為第一個命令行參數，而是 GetCommandLineArgs ( ) 方法的第一個元素。

以下列表展示了最常見的 Main 方法聲明：

static void Main ( ) { }
static int Main ( ) { }
static void Main ( string [ ] args ) { }
static int Main ( string [ ] args ) { }
static async Task Main ( ) { }
static async Task < int > Main ( ) { }
static async Task Main ( string [ ] args ) { }
static async Task < int > Main ( string [ ] args ) { }

添加了 “async” 和 “Task” 以及 “Task < int >” 的返回類型後，當控制枱應用程序需要在 “Main” 方法中啓動並等待異步操作時，程序代碼就會變得更加簡潔。

Main 函數的返回值

您可以通過以下任一方式在主函數中定義該方法，從而從該函數返回一個整數：

主聲明	主方法代碼
static int Main ( )	不使用 args 或 await
static int Main ( string [ ] args )	使用 args 但不使用 await
static async Task < int > Main ( )	使用 await 但不使用 args
static async Task < int > Main ( string [ ] args )	使用 args 並使用 await

如果主方法的返回值不被使用，返回 void 或 Task 可以使代碼稍微簡潔一些。

主聲明	主方法代碼
static void Main ( )	不使用 args 或 await
static void Main ( string [ ] args )	使用 args 但不使用 await
static async Task Main ( )	使用 await 但不使用 args
static async Task Main ( string [ ] args )	使用 args 並使用 await

然而，返回 int 或 Task < int > 可使程序向調用可執行文件的其他程序或腳本傳遞狀態信息。

以下示例展示瞭如何獲取進程的退出代碼。

此示例使用了 .NET Core 命令行工具。

通過運行 “dotnet new console” 命令創建一個新的應用程序。在 “Program.cs” 文件中修改 “Main” 方法如下：

class MainReturnValTest
    {
        static int Main ( )
            {
                // ……
                return 0;
            }
    }

記得將此程序保存為 “MainReturnValTest.cs”。

在 Windows 系統中執行程序時，Main 函數返回的任何值都會被存儲在一個環境變量中。可以通過批處理文件中的 ERRORLEVEL 或 PowerShell 中的 $LastExitCode 來獲取該環境變量的值。

您可以使用 dotnet CLI 的 dotnet build 命令來構建該應用程序。

接下來，創建一個 PowerShell 腳本來運行該應用程序並顯示結果。將以下代碼粘貼到一個文本文件中，並將其保存為名為 “test.ps1” 的文件，存放在包含項目文件的文件夾中。通過在 PowerShell 提示符處輸入 “test.ps1” 來運行此 PowerShell 腳本。

因為代碼返回了 0，所以批處理文件會報告成功。然而，如果您將 MainReturnValTest.cs 文件中的返回值更改為非 0 值，然後重新編譯程序，之後執行 PowerShell 腳本時就會報告失敗。

dotnet run
if ( $LastExitCode -eq 0 )
    {
        Write-Host "成功執行"
    }
else
    {
        Write-Host "執行有錯誤"
    }
Write-Host "返回值 = " $LastExitCode
// 成功執行
// 返回值 = 0

異步 Main 函數返回值

當您為 Main 函數聲明異步返回值時，編譯器會生成在 Main 函數中調用異步方法的樣板代碼：

class Program
    {
        static async Task < int > Main ( string [ ] args )
            {
                await AsyncConsoleWork ( );
            }
        private static async Task < int > AsyncConsoleWork ( )
            {
                return 0;
            }
    }

在兩個例子中，程序的主要部分都在 AsyncConsoleWork ( ) 方法的內部。

將 Main 函數聲明為異步的一個優點在於，編譯器總是能生成正確的代碼。

當應用程序入口點返回一個 Task 或 Task < int > 類型時，編譯器會生成一個新的入口點，該入口點會調用應用程序代碼中聲明的入口方法。假設這個入口點被命名為 $GeneratedMain，那麼編譯器會為這些入口點生成以下代碼：

static Task Main ( ) 會導致編譯器生成類似於以下的代碼：private static void $GeneratedMain ( ) => Main ( ) . GetAwaiter ( ) . GetResult ( )；
static Task Main ( string [ ] ) 會導致編譯器生成類似於以下的代碼：private static void $GeneratedMain ( string [ ] args ) => Main ( args ) . GetAwaiter ( ) . GetResult ( )；
static Task < int > Main ( ) 會導致編譯器生成類似於以下的代碼：private static int $GeneratedMain ( ) => Main ( ) . GetAwaiter ( ) . GetResult ( )；
static Task < int > Main ( string [ ] ) 會導致編譯器生成類似於以下的代碼：private static int $GeneratedMain ( string [ ] args ) => Main ( args ) . GetAwaiter ( ) . GetResult ( )；

注意：如果在主方法上使用了 “async” 修飾符，編譯器將會生成相同的代碼。

命令行參數

您可以通過以下任一方式在 Main 方法中定義該方法，從而向其傳遞參數：

Main 聲明	Main 方法代碼
static void Main ( string [ ] args )	沒有返回值且不使用 await
static int Main ( string [ ] args )	返回一個值但不使用 await
static async Task Main ( string [ ] args )	使用 await 但不返回值
static async Task < int > Main ( string [ ] args )	返回一個值並使用 await

如果不需要使用這些參數，可以在方法聲明中省略 args，這樣代碼會更簡潔一些：

Main 聲明	Main 方法代碼
static void Main ( )	沒有返回值且不使用 await
static int Main ( )	返回值但不使用 await
static async Task Main ( )	使用 await 但不返回值
static async Task < int > Main ( )	返回值並使用 await

注意：您還可以使用 Environment . CommandLine 或 Environment . GetCommandLineArgs 來從任何位置在控制枱或 Windows 窗體應用程序中訪問命令行參數。要在 Windows 窗體應用程序的 Main 方法聲明中啓用命令行參數，您必須手動修改 Main 的聲明。Windows 窗體設計器生成的代碼在創建 Main 時沒有輸入參數。
Main 方法的參數是一個字符串數組，該數組代表命令行參數。通常，您可以通過測試“長度”屬性來確定參數是否存在，例如：

if ( args . Length == 0 )
    {
        Console . WriteLine ("請輸入一個數字參數。" )；
        return 1;
    }

提示：“args” 數組不能為 null。因此，在不進行 null 檢查的情況下訪問其 “Length” 屬性是安全的。

您還可以通過使用 Convert 類或 Parse 方法將字符串參數轉換為數值類型。例如，以下語句使用 Parse 方法將字符串轉換為一個 long：
long num = Int64 . Parse ( args [ 0 ] );
此外，還可以使用 C# 中的 long 類型（它與 Int64 類型等價）：
long num = long . Parse ( args [ 0 ] );
您還可以使用 Convert 類的 ToInt64 方法來實現相同的功能：
long num = Convert . ToInt64 ( s );
提示:解析命令行參數可能會比較複雜。不妨考慮使用 “System . CommandLine” 庫（目前處於測試階段）來簡化這一過程。

以下示例展示瞭如何在控制枱應用程序中使用命令行參數。該應用程序在運行時接收一個參數，將該參數轉換為整數，並計算該數字的階乘。如果未提供任何參數，該應用程序會發出一條消息，説明程序的正確使用方法。

要從命令提示符窗口編譯並運行該應用程序，請按照以下步驟操作：

將以下代碼粘貼到任何文本編輯器中，然後將其保存為名為 “Factorial.cs” 的文本文件。

public class LeiFF
{
 public static long JCH ( int n )
 {
     // 對無效輸入進行測試
     if ((n < 0) || (n > 20))
     {
         return -1;
     }
     // 採用迭代方式而非遞歸方式計算階乘
     long JG = 1;
     for (int i = 1; i <= n; i++)
     {
         JG *= i;
     }
     return JG;
 }
}

public class LeiMain
{
 private static int Main(string[] args)
 {
     if (args.Length == 0)
     {
         Console.WriteLine("請輸入一個數字參數。");
         Console.WriteLine("使用説明：階乘 < int >");
         return 1;
     }
     bool b = int.TryParse(args[0], out int z);
     if (b == false)
     {
         Console.WriteLine("請輸入一個數字參數。");
         Console.WriteLine("使用説明：階乘 < int >");
         return 1;
     }
     long JG = LeiFF.JCH(z);
     if (JG == -1)
     {
         Console.WriteLine("輸入的值必須大於等於 0 且小於等於 20。");
         return 0;
     }
     else
     {
         Console.WriteLine($"方法輸出以下內容：{z} 的階乘：{JG}。");
         return 0;
     }
 }
}

在主方法的開頭，程序會檢查輸入參數是否未被提供，通過比較 args 參數的長度是否為 0 來進行判斷。如果沒有找到任何參數，則會顯示幫助信息。

如果提供了參數（即 args . Length > 0），程序會嘗試將輸入參數轉換為數字。如果參數不是數字，則此示例會拋出異常。

在計算完階乘（將其存儲在類型為 long 的 JG 變量中）後，會根據 result 變量的值打印詳細的結果。

在 “開始” 屏幕或 “開始” 菜單中，打開一個 Visual Studio 開發者命令提示符窗口，然後導航至包含您所創建文件的文件夾。
要編譯該應用程序，請輸入以下命令：
dotnet build
如果您的應用程序沒有編譯錯誤，就會生成一個名為 “C__命令行的階乘.dll” 的二進制文件。
請輸入以下命令來計算 3 的階乘：
“dotnet run -- 3”
如果在命令行中將數字 3 作為程序的參數輸入，程序的輸出結果為：3 的階乘是 6。

頂級語句 - 沒有 Main 方法的程序

在控制枱應用程序項目中，您不必顯式包含一個 Main 方法。相反，您可以使用頂級語句功能來減少需要編寫的代碼量。

頂級語句允許您直接在文件的根目錄編寫可執行代碼，無需將代碼封裝在類或方法中。這意味着您可以創建程序，而無需像以往那樣創建 Program 類和 Main 方法。在這種情況下，編譯器會為應用程序生成一個 Program 類和一個入口點方法。生成的方法名稱不是 Main，這是實現細節，您的代碼無法直接引用。
這是一個完整的 C# 程序的 Program.cs 文件：
Console . WriteLine ( "Hello World!" );
頂級語句讓您能夠編寫簡單的程序，用於諸如 Azure Functions 和 GitHub Actions 這樣的小型實用工具。它們還使新的 C# 程序員更容易開始學習和編寫代碼。

以下各節將説明關於頂級語句您可以做什麼以及不能做什麼的規則。

僅一個頂級文件

應用程序必須只有一個入口點。一個項目中只能有一個包含頂級語句的文件。在一個項目中將頂級語句放在多個文件中會導致以下編譯錯誤：

警告 CS8802：只能有一個編譯單元包含頂級語句。

一個項目可以有任意數量的源代碼文件，這些文件沒有頂級語句。

沒有其他入口點

您可以顯式編寫一個 Main 方法，但它不能作為入口點發揮作用。編譯器會發出以下警告：

警告 CS7022：程序的入口點是全局代碼；忽略 'Main ( )' 入口點。

在包含頂級語句的項目中，您不能使用 -main 編譯器選項來選擇入口點，即使該項目具有一個或多個 Main 方法。

using 指令

對於包含頂級語句的單個文件，using 指令必須位於該文件的開頭，例如：

using System . Text;

StringBuilder sb = new ( );
sb . AppendLine ( "傳遞了如下參數：" );

foreach ( var arg in args )
    {
        sb . AppendLine ( $"參數 = {arg}" );
    }

Console . WriteLine ( sb . ToString ( ) );

return 0;

全局命名空間（global namespace）

頂層語句默認處於全局命名空間中。

命名空間與類型定義

包含頂級語句的文件還可以包含命名空間和類型定義，但這些內容必須在頂級語句之後出現。例如：

MyClass . FFTest ( );
MyNamespace . MyClass . FFMy ( );

public class MyClass
    {
        public static void FFTest ( )
            {
                Console . WriteLine ( "Hello World!" );
            }
    }

namespace MyNamespace
    {
        class MyClass
            {
                public static void FFMy ( )
                    {
                        Console . WriteLine ( "Hello World from MyNamespace . MyClass . FFMy!" );
                    }
            }
    }

參數

頂層語句可以引用 “args” 變量來訪問輸入的任何命令行參數。該 “args” 變量永遠不會為空，但如果未提供命令行參數，則其長度為零。例如：

if ( args . Length > 0 )
    {
        foreach ( var arg in args )
            {
                Console . WriteLine ( $"參數 = {arg}" );
            }
    }
else
    {
        Console . WriteLine ( "沒有參數" );
    }

await

您可以使用 “await” 關鍵字來調用異步方法。例如：

Console . WriteLine ( “Hello ” );
await Task . Delay ( 5000 );
Console . WriteLine ( “World!” );

進程的退出代碼（Exit code）

若要在應用程序結束時返回一個整數值，請像在返回整數的 Main 方法中那樣使用 return 語句。例如：

string?  s = Console . ReadLine ( );
int Zhi = int . Parse ( s ?? "-1" );
return Zhi;

　隱式入口點方法

編譯器會生成一個方法，作為項目中具有頂級語句的程序的入口點。該方法的簽名取決於頂級語句中是否包含 await 關鍵字或 return 語句。以下表格展示了方法簽名的樣子（為了方便起見，表中使用了方法名 Main）。

頂級語句包含	隱式 Main 函數簽名
await 和 return	static async Task < int > Main ( string [ ] args )
await	static async Task Main ( string [ ] args )
return	static int Main ( string [ ] args )
無 await 和 return	static void Main ( string [ ] args )

從 C# 14 開始，程序可以是基於文件的程序，即單個文件包含整個程序。使用命令 “dotnet run <文件.cs>” 或在第一行使用 “#!/usr/local/share/dotnet/dotnet run”（僅限 Unix shells 環境）來運行基於文件的程序。

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概述

Main 函數的返回值

異步 Main 函數返回值

命令行參數

頂級語句 - 沒有 Main 方法的程序

僅一個頂級文件

沒有其他入口點

using 指令

全局命名空間（global namespace）

命名空間與類型定義

參數

await

進程的退出代碼（Exit code）

隱式入口點方法

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主函數（Main ( )）和命令行參數

概述

Main 函數的返回值

異步 Main 函數返回值

命令行參數

頂級語句 - 沒有 Main 方法的程序

僅一個頂級文件

沒有其他入口點

using 指令

全局命名空間（global namespace）

命名空間與類型定義

參數

await

進程的退出代碼（Exit code）

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