C-Sharp

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C#
Objektorientierte Programmiersprache
Basisdaten
Paradigmen:	multiparadigmatisch: strukturiert, imperativ, deklarativ, objektorientiert, ereignisorientiert, funktional, generisch, reflexiv, parallel
Erscheinungsjahr:	2001
Designer:	Anders Hejlsberg
Entwickler:	Microsoft
Aktuelle Version	12.0 (14. November 2023)
Typisierung:	statisch, stark, explizit (optional: dynamisch, duck, implizit)
Wichtige Implementierungen:	Visual C#, Mono
Standardisierungen:	ECMA-334
Beeinflusst von:	C++, C, Java, Delphi, Modula-3, Cω, Eiffel, F#, Haskell, ICON, J#, Visual J++, Object Pascal, Rust, Meta Language, Visual Basic
Beeinflusste:	Java, Vala, Cω, Swift, VB.NET
Betriebssystem:	alle, für die eine CLI-Implementierung existiert (z. B. Microsofts .Net-Framework oder Xamarins Mono)
https://docs.microsoft.com/de-de/dotnet/csharp/

C# (englisch c sharp [siːˈʃɑːp]) ist eine typsichere objektorientierte Allzweck-Programmiersprache. Architekt der Sprache war Anders Hejlsberg im Auftrag von Microsoft, zurzeit ist Mads Torgersen der Chef-Entwickler. Die Sprache ist an sich plattformunabhängig, wurde aber im Rahmen der .NET-Strategie entwickelt, ist auf diese optimiert und meist in deren Kontext zu finden.

Historisch wurde in C# fast exklusiv für Windows entwickelt. Durch Xamarin ist es inzwischen aber auch möglich, für macOS, iOS und Android zu entwickeln. Zudem gibt es mit .NET Core auch offizielle Unterstützung für GNU/Linux und macOS.

Bis Version 2 war die Sprache bei der ECMA und der ISO als Standard registriert. In der Folge erschienen regelmäßig umfangreiche Erweiterungen der Sprache durch Microsoft. Durch die Entwicklung des Referenz-Compilers als Open Source (seit 2014) sind auch Community-Beiträge möglich.

Namensgebung

C# wurde unter dem Codenamen Cool entwickelt, der jedoch aus Gründen des Marketings zur Veröffentlichung geändert wurde. Der Name C Sharp leitet sich vom Zeichen Kreuz (♯, englisch sharp) der Notenschrift ab, was dort für eine Erhöhung des Grundtons um einen Halbton steht. C sharp ist also der englische Begriff für den Ton cis. Dies ist eine Anspielung darauf, dass der Name der Programmiersprache C++ der Notation für die Erhöhung des Werts einer Variable um eins entstammt. Des Weiteren kann man das Kreuz-Zeichen als Kombination von vier Plus-Zeichen betrachten, was eine Erhöhung von C++ darstellen soll. Allerdings enthält der Name nicht das Kreuz-Zeichen der Musiknotation, sondern ein Rautezeichen, das häufig als Ersatzzeichen für das Kreuz genutzt wird, weil es im Gegensatz zum Kreuz auf üblichen Tastaturen vorkommt.

In künstlerischen Darstellungen wird teilweise auch das Notenschriftzeichen verwendet, was in der Folge von einigen für korrekt gehalten wird. Eindeutig falsch ist die zweifache Verwendung des doppelten Dagger-Zeichens.

Konzept

C# greift Konzepte der Programmiersprachen Java, C++, Haskell, C sowie von Delphi auf. C# zählt zu den objektorientierten Programmiersprachen und unterstützt sowohl die Entwicklung von sprachunabhängigen .NET-Komponenten als auch COM-Komponenten für den Gebrauch mit Win32-Anwendungsprogrammen.

Einige der Elemente von C++, die im Allgemeinen als unsicher gelten, wie beispielsweise Zeiger, werden in C# nur für sogenannten „unsicheren Code“ erlaubt, der in Zonen mit eingeschränkten Rechten (z. B. bei Programmen, die aus Webseiten heraus ausgeführt werden) ohne die Zuteilung erweiterter Rechte nicht ausgeführt wird.

Als .NET-Sprache verfügt auch C# über Sprachunterstützung für Attribute und Delegaten. Attribute erlauben es, Informationen über eine Klasse, ein Objekt, oder eine Methode zu speichern, die zur Laufzeit ausgewertet werden können. Man spricht hierbei auch von Metadaten. Ein Delegat kann auf Methoden einer Klasse verweisen. Das Konzept stellt eine Weiterentwicklung von Funktionszeigern dar, wie sie beispielsweise in der Programmiersprache C vorkommen. Der Delegat hat jedoch einen festen Typ (genannt Delegat-Typ), der eine konkrete Signatur festlegt, die vom Compiler überprüft wird. Für den Aufruf beinhaltet der Delegat auch den Verweis auf das zu den Methoden gehörende Objekt. Ein Aufruf eines Delegaten ruft also gezielt eine Methode auf, der implizit ein Objektzeiger als Parameter übergeben wird. Außerdem müssen Delegaten typensicher deklariert werden, was zur Folge hat, dass Inkompatibilitäten der Methodensignaturen zwischen aufrufendem Delegat und der aufzurufenden Methode schon während der Kompilierung bemerkt werden.

Ab der Version 2.0 von C#, die mit .Net-Framework 2.0 freigegeben wurde, unterstützt C# neben generischen Typen (englisch generics) auch anonyme Methoden, Generatoren und partielle Klassen. Generische Typen, Iteratoren und partielle Klassen sind Bestandteil des .NET-Frameworks 2.0 und stehen somit auch anderen .NET-Programmiersprachen wie beispielsweise Visual Basic .NET zur Verfügung.

Standardisierung

Microsoft reichte C# im August 2000 zusammen mit Hewlett-Packard und Intel bei der Normungsorganisation Ecma International zur Normung ein. Im Dezember 2001 veröffentlichte die ECMA die Norm ECMA-334 C# Language Specification. 2003 wurde C# von der ISO genormt (ISO/IEC 23270).

Im Juni 2005 genehmigte die ECMA die dritte Version (C# 2.0) der C#-Spezifikationen und aktualisierte die bisherige Norm ECMA-334. Hinzu kamen die partiellen Klassen, anonyme Methoden, nullable types und Generics, die Ähnlichkeiten zu den C++-Templates aufweisen. Im Juli 2005 übergab die ECMA die Standards und zugehörigen TRs an die ISO/IEC JTC 1.

Die ECMA-Spezifikation 334 deckt nur die Sprache C# ab. Programme, die in C# geschrieben werden, nutzen gewöhnlich das .NET-Framework, das teilweise durch andere Spezifikationen beschrieben wird und teilweise proprietär ist. Dennoch ist die Sprache C# prinzipiell plattformunabhängig. Das von Ximian (jetzt Xamarin) initiierte Projekt Mono ermöglicht beispielsweise auch Nutzern von macOS oder Unix, C# für Entwicklungen auf ihrem Betriebssystem einzusetzen.

Microsoft veröffentlichte die dritte Version von C# mit dem .NET-SDK 2.0 und Visual Studio 2005 im November 2005.

Microsoft stellte klar, dass C#, genauso wie andere .NET-Sprachen, einen wichtigen Bestandteil seiner Softwarestrategie sowohl für den internen als auch für den externen Gebrauch darstelle. Das Unternehmen übernimmt eine aktive Rolle in der Vermarktung der Sprache als Teil seiner gesamten Geschäftsstrategie.

Versionen

C#-Versionen

Jahr	Version		neu eingeführte Sprachelemente
	.NET	C#
2002	.NET Framework 1.0	C# 1.0
2003	.NET Framework 1.1	C# 1.2
2005	.NET Framework 2.0	C# 2.0	Generics Partielle Typen Anonyme Methoden Iteratoren Nullable-Datentyp Private setters Delegates Kovarianz und Kontravarianz Statische Klassen
2006	.NET Framework 3.0
2007	.NET Framework 3.5	C# 3.0	Implizit typisierte Variablen Objekt- und Collection-Initialisierer Automatisch implementierte Properties Anonyme Datentypen Erweiterungsmethoden LINQ Lambda-Expressions Expression-Trees Partielle Methoden
2010	.NET Framework 4.0	C# 4.0	Dynamisches Binding Benannte und optionale Argumente Generische Ko- und Kontravarianz Embedded Interop-Datentypen („NoPIA“)
2012	.NET Framework 4.5	C# 5.0	Asynchrone Methoden Caller-Info-Attribute
2015	.NET Framework 4.6	C# 6.0	Initialisierer für Auto-Properties Import statischer Funktionen in den Namespace Exception Filters Indizierte Membervariablen und Elementinitialisierer Das Keyword await in try-catch-finally Blocks Collection-Initialisierer verwenden Add()-Erweiterungsmethode String-Interpolation Mehrzeilige String-Ausdrücke Null-Conditional Operator nameof-Ausdruck Implementierung von Methoden mittels Lambda-Ausdruck
2017	.NET Framework 4.6.2 .NET Core	C# 7.0– C# 7.3	Deklarationsausdrücke auf out-Parametern Mustervergleiche (Pattern matching) is-Ausdrücke mit Mustern switch-Anweisungen mit Typ-Mustern und zusätzlichen Bedingungen Tupel Dekonstruktion von Tupeln Lokal deklarierte Funktionen Füllzeichen _ zur Verbesserung der Lesbarkeit von Zahlen Binärliterale 0b... Referenzen (Verweise) als Rückgabewert von Funktionen und als lokale Variablen Verallgemeinerte async-Rückgabe-Typen Die Main-Methode kann async sein Lambdaausdrücke => in Konstruktoren, Accessoren(get,set) und Finalizern Ausnahmen innerhalb von Ausdrücken erzeugen Bedingte ref-Ausdrücke
2019	.NET Core 3	C# 8.0	Standardimplementierungen in Schnittstellen Switch Expressions Index- und Range-Operatoren zur Adressierung von Teilmengen asynchrone Streams (asynchrone Iteration mit foreach) nullbare Referenztypen (z. B. String?) statische Lokale Funktionen
2020	.NET 5.0	C# 9.0	Datensatztypen (Records) Eigenschafteninitialisierung Anweisungen außerhalb von Klassen Verbesserungen beim Pattern Matching Ganzzahlen mit nativer Größe Funktionszeiger Unterdrücke die Emission der lokalen Flags Zieltypisierte new-Ausdrücke statische anonyme Funktionen Zieltypisierte bedingte Ausdrücke Kovariante Rückgabetypen Erweiterungsunterstützung GetEnumeratorfür foreachSchleifen Lambda-Verwerfungsparameter Attribute für lokale Funktionen Modulinitialisierer Neue Funktionen für Teilmethoden
2022	.NET 6.0	C# 10.0	Datensatzstrukturen Parameterlose Strukturkonstruktoren Globale using-Anweisung Dateibereichsnamespaces Muster für erweiterte Eigenschaften Verbesserte interpolierte Zeichenfolgen Konstante interpolierte Zeichenfolgen Lambdaverbesserungen Aufruferargumentausdruck Erweiterte #line-Direktiven Generische Attribute Verbesserte Analyse der definitiven Zuweisung AsyncMethodBuilder-Überschreibung
2022	.NET 7.0	C# 11.0	Generische Attribute Generische Mathematik Schlüsselwort für IntPtr und UIntPtr Datentypen Zeilenumbrüche bei Stringinterpolation Erweiterung bei Listenmustern Datei-lokale Datentypen Benötigte Member-Datenfelder ref Felder in ref struct-Datenstrukturen Default-Werte in struct-Datenstrukturen UTF-8 Codierte Strings mittels u8-Suffix Erweiterung des nameof-Operators „Raw String Literale“
2023	.NET 8.0	C# 12.0	Primäre Konstruktoren Sammlungsausdrücke Inlinearrays Optionale Parameter in Lambdaausdrücken ref readonly-Parameter Alias für beliebigen Typ Experimentelles Attribut Interceptors (Preview-Funktion)

Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs)

Die dominierende Entwicklungsplattform ist Microsoft Visual Studio (Windows und macOS, proprietäre Software). Es gibt auch eine Reihe anderer Entwicklungsumgebungen (IDEs) für C#, es werden jedoch nicht immer die neusten Sprachstandards und Laufzeitumgebungen (.NET Core) unterstützt:

• Visual Studio Code (Windows, macOS und Linux)
• JetBrains bietet mit ReSharper (Windows, proprietär) eine Reihe von Plug-ins für Visual Studio an, welche dieses verbessern sollen
• Rider (Windows, Linux und Mac OS)
• Baltie (Windows, proprietär) speziell für Kinder
• MonoDevelop (GNU/Linux; FLOSS)
• Notepad++ (Windows; FLOSS) mit dem Plugin CS-Script (FLOSS) ermöglicht Autovervollständigung, Codeausführung und Debugging
• das OmniSharp-Projekt ermöglicht, erleichtert und erweitert die Möglichkeiten verschiedener verbreiteter Editoren (Atom, Adobe Brackets, Emacs, Sublime Text, Vim und Visual Studio Code) bezüglich C# (als Teil von .NET)
• SharpDevelop (Windows; FLOSS)

Compiler

In der Regel übersetzen die C# Compiler nicht unmittelbar in die Maschinensprache, sondern in eine Zwischensprache.

Siehe auch: Common Intermediate Language und .NET Compiler Platform

Bei der Ausführung wird dann eine virtuelle Maschine gestartet, die den zweiten Teil des Übersetzungsprozesses in einem Just-In-Time Compiler erledigt.

Es existieren vier Compiler für C#:

• der von Microsoft für die neuesten Versionen von C# und Visual Basic .NET entwickelte Roslyn-Compiler (Windows; FLOSS) als neuste Iteration der .NET Compiler Platform (deren ältere Versionen proprietäre Software waren)
• mcs von Xamarin für Mono (Windows, macOS, GNU/Linux; FLOSS) unterstützte bis C# Version 6 alle Features, die Version 7 wurde nur noch partiell unterstützt
• DotGNU (FLOSS), Weiterentwicklung wurde 2012 eingestellt.
• CoreRT/.Net Native

Sprachelemente

→ Hauptartikel: Sprachelemente von C-Sharp

C#-Syntaxbeispiel für ein einfaches Kommandozeilen-Programm:

using System;

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

Einfache MessageBox in C#

using System;
using System.Windows.Forms;

class Program
{
    public static void Main()
    {
        MessageBox.Show("Text",
                        "Titel",
                        MessageBoxButtons.OK,
                        MessageBoxIcon.Hand);
    }
}

FileStream-Beispiel in C#

using System;
using System.IO;
using System.Text;

class Program
{
    public static void Main()
    {
        // Text, der in die Datei geschrieben wird
        const string textToWrite = "Hallo Welt";
        const string fileName = "dateiname.txt";

        // Datei "dateiname.txt" wird erstellt oder überschrieben
        using (var stream = new FileStream(fileName,
                                           FileMode.Create,
                                           FileAccess.Write))
        {
            // Der Text wird UTF8-kodiert in die Datei geschrieben
            var data = Encoding.UTF8.GetBytes(textToWrite);
            stream.Write(data, 0, data.Length);

            // Datei wird geschlossen...
        }
    }
}

Networking-Beispiel in C#

using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using static System.Console;

class Program
{
    public static void Main()
    {
        // Daten, die gesendet werden
        const string textToSend = "Hallo Welt";
        // Endpunkt, zu dem verbunden wird
        const string localhost = "127.0.0.1";
        const int port = 80;

        var data = Encoding.UTF8.GetBytes(textToSend);
        var ip = IPAddress.Parse(localhost);
        var ipEndPoint = new IPEndPoint(ip, port);

        // Socket, das verwendet wird
        using (var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,
                                       SocketType.Stream,
                                       ProtocolType.Tcp))
        {
            // Es wird zum Endpunkt verbunden
            socket.Connect(ipEndPoint);
            // Daten werden gesendet
            var byteCount = socket.Send(data, SocketFlags.None);
            WriteLine("Es wurden {0} bytes gesendet", byteCount);
            // Puffer für die zu empfangenen Daten
            var buffer = new byte[256];
            // Daten werden empfangen
            byteCount = socket.Receive(buffer, SocketFlags.None);

            // Wenn eine Antwort erhalten wurde, diese ausgeben
            if (byteCount > 0)
            {
                WriteLine("Es wurden {0} Bytes empfangen", byteCount);
                var answer = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
                WriteLine("Empfangene Daten: {0}", answer);
            }

            // Verbindung wird geschlossen
        }
    }
}

Sprachderivate

• Cω
• Sing#
• Spec#
• Vala für Programme des Gnome-Projektes

Siehe auch

• Liste von .NET-Sprachen
• Liste von Programmiersprachen

Literatur

• Joseph Albahari; Ben Albahari: C# 6.0 in a Nutshell. The Definitive Reference. 6. Auflage. O’Reilly, Sebastopol 2016, ISBN 978-1-4919-2706-9 (englisch, 1136 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext [PDF]). 
• Joseph Albahari; Ben Albahari: C# 8.0 Pocket Reference: Instant Help for C# 8.0 Programmers. O’Reilly, Sebastopol 2019, ISBN 978-1-4920-5120-6 (englisch, 240 S., Inhaltstext). 
• Walter Doberenz; Thomas Gewinnus: Visual C# 2015. Grundlagen, Profiwissen und Rezepte. Hanser, München 2015, ISBN 978-3-446-44381-5 (1195 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext). 
• Matthias Geirhos: Professionell entwickeln mit C# 6 und Visual Studio 2015. Das Praxisbuch. 3., aktualisierte und erweiterte Auflage. Rheinwerk, Bonn 2016, ISBN 978-3-8362-3929-5 (1209 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext). 
• Jay Hilyard; Stephen Teilhet: C# 6.0 Cookbook. Solutions for C# Developers. 4. Auflage. O’Reilly, Sebastopol 2015, ISBN 978-1-4919-2146-3 (englisch, 704 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext [PDF]). 
• Andreas Kühnel: C# 8 mit Visual Studio 2019: das umfassende Handbuch. 8., aktualisierte Auflage. Rheinwerk, Bonn 2019, ISBN 978-3-8362-6458-7 (1478 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext). 
• Mark Michaelis; Eric Lippert: Essential C# 7.0. 6. Auflage. Addison-Wesley, New York u. a. 2018, ISBN 978-1-5093-0358-8 (englisch, 1040 S., Inhaltstext). 
• Hanspeter Mössenböck: Kompaktkurs C# 7.0. dpunkt, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-86490-631-2 (344 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext [PDF]). 
• John Sharp: Microsoft Visual C# Step by Step. 9. Auflage. Microsoft, Redmond 2018, ISBN 978-1-5093-0776-0 (englisch, 832 S., Inhaltstext). 
• Thomas Theis: Einstieg in C# mit Visual Studio 2015. Ideal für Programmieranfänger geeignet. 4., aktualisierte Auflage. Rheinwerk, Bonn 2015, ISBN 978-3-8362-3705-5 (553 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext). 
• Bernhard Wurm: Schrödinger programmiert C#. Das etwas andere Fachbuch. 3. Auflage. Rheinwerk, Bonn 2019, ISBN 978-3-8362-6968-1 (749 S., Inhaltsverzeichnis, Inhaltstext). 

Weblinks

Wikibooks: Arbeiten mit .NET: C# – Lern- und Lehrmaterialien

• C#-Dokumentation bei microsoft.com
• C# beim Mono-Projekt
• Linkkatalog zum Thema C-Sharp bei curlie.org (ehemals DMOZ)