Chapter 1. Introducing C# and .NET

为什么第一章先拆开Language与Platform

C#不是“.NET的另一个名字”。C#定义source syntax、type rules和semantics；compiler把source生成IL/metadata或其他target artifact；CLR负责load、verify、JIT与GC；BCL提供string、collections、I/O等APIs；ASP.NET Core、desktop与MAUI等application models再建立更高层约定。排错若把这些混在一起，就会把“编译器不认识syntax”“reference assembly无API”“目标机缺runtime”都叫成C#版本问题。

先预测：项目设置LangVersion 10就能调用所有.NET 6 API吗；GC会及时关闭socket吗；type-safe表示绝不发生InvalidCastException吗；IL相同就能在所有OS运行吗；self-contained publish不再依赖native platform吗。答案都是否。

Object Orientation

C#以class/struct、encapsulation、inheritance、interface和runtime polymorphism支持对象建模。Virtual/interface call根据runtime type dispatch；static type决定可见members与overload resolution。Object orientation帮助把state与invariants收拢到owner，但可变alias、deep inheritance和hidden side effects仍需设计约束，不会因用了class自动消失。

IFormatter formatter = new JsonFormatter();
string payload = formatter.Format(order); // runtime dispatch
 
// Overload selection仍以compile-time types为基础。
Print((object)order);

Composition通常比继承更容易限定lifetime与替换。Interface contract要说明thread safety、nullability、exception和resource ownership；否则“面向对象”只提供syntax。测试同时覆盖compile-time overload与runtime dispatch，防止把二者混成同一机制。

Type Safety

Type Safety让compiler和CLR限制不兼容operation：每个expression有type，conversion、generic constraint和member access在明确规则下发生。它减少memory corruption与shape guessing，但并不表示运行时永不失败。Explicit cast、array covariance、dynamic、reflection和interop都可能把检查推迟，nullable warning也依赖项目开启与annotation质量。

object value = "42";
string text = (string)value;       // checked at runtime
int number = int.Parse(text);      // type-safe, but input may be invalid
 
// dynamic/reflection/interop把部分检查推迟到运行时。

“编译通过”只证明static rules成立，不证明input valid、API available或invariant正确。Boundary tests应覆盖invalid cast、null、dynamic binder、serialization与native marshaling；domain constructors再把合法业务状态收窄。

Memory Management

Managed object由GC根据reachability回收，程序通常不手工free。GC roots包括static、stack/reference、handle等；reachable不等于仍有业务价值，event subscription、timer和cache可造成managed leak。GC也不管理文件句柄、socket、transaction等稀缺resource的及时释放，它们依赖IDisposable/await using与owner lifetime。

Platform Support

C#/.NET支持多OS与architectures，因为managed IL由目标runtime执行，BCL提供跨平台contract。但platform-neutral不是platform-identical：filesystem casing/path、timezone、globalization、native library、COM、Windows Event Log和UI stack都可能不同。Target Framework Moniker决定compile-time API surface，Runtime Identifier影响publish assets，OS guards表达运行时条件。

Cross-platform验收在target OS/RID真正运行，不只在开发机编译。Path、encoding、culture、line endings、TLS和native dependency进入matrix；platform-specific capability放在adapter后，并用OperatingSystem.IsWindows()等guard和analyzer attribute约束调用。

CLRs, BCLs, and Runtimes

CLR是Common Language Runtime：load assemblies、validate metadata、JIT methods、manage exceptions/threads/GC。BCL是Base Class Library contracts和implementations。Runtime distribution把CLR、BCL和host组合成可部署产品；reference assemblies则供compiler决定可调用API，不是运行时implementation。

同一C# compiler可用新syntax target旧TFM，只要lowering不需要缺失runtime/API；反之旧syntax也可调用新BCL。Feature analysis必须写四列：syntax first version、compiler lowering、BCL dependency、runtime/JIT behavior。比如file-scoped namespace主要是source transformation，而某个新API需要net6 reference和target runtime。

A Brief History of C#

C#从早期object-oriented/type-safe managed language，逐步加入generics、nullable values、iterators、LINQ/lambdas、dynamic、async/await、pattern matching、nullable references、records与top-level/global namespace conveniences。历史意义不在背年份，而在理解feature如何叠加：LINQ依赖generics/delegates/lambdas/extensions，async依赖Task/awaiter protocol，records依赖已有type/equality机制。

版本历史还提醒兼容性：compiler、language和runtime发布节奏可分离；某feature只有syntax变化，某feature需要runtime recognition或BCL types。Legacy project升级时先锁定当前 TFM/LangVersion/SDK，再逐项迁移，不让IDE默认升级掩盖生产约束。

What's New in C# 10

C# 10的代表能力包括global using、file-scoped namespace、record structs、struct parameterless constructors与field initializers、extended property patterns、lambda improvements、CallerArgumentExpression、constant interpolated strings等。它们分属ceremony reduction、data modeling、pattern/API diagnostics，不能用“现代语法”一概而论。

迁移要按observable semantics检查。Global using会改变name lookup/ambiguity；record struct值语义与copy成本不同于record class；lambda inference可能影响overload；CallerArgumentExpression是diagnostic text，不是可信identity。每项都用compile fixtures和API contract tests确认。

Upgrade and deployment gate

Repository应通过global.json或CI image锁定SDK，项目显式设置TargetFramework/LangVersion/Nullable。Package restore lock与runtimeconfig纳入artifact；部署选择framework-dependent或self-contained，并记录size、patching和roll-forward tradeoff。多target library需要为每个TFM编译，不能只测最高版本。

升级验收包括source/ABI/API compatibility、serialization schema、reflection behavior、culture/platform和performance。若只在IDE“能运行”，没有目标机runtime/RID evidence，就未完成平台迁移。

本章回顾：每个Feature都有四个版本坐标

1. C#提供object orientation与type rules，但不自动保证domain invariant或无runtime failure。
2. GC管理managed memory reachability，IDisposable管理external resource lifetime。
3. CLR、BCL、runtime distribution和application model有不同职责。
4. Cross-platform需要验证OS/RID/native差异，不等于相同artifact无条件运行。
5. C# 10 feature通过LangVersion、TFM、runtime和deployment matrix验收。

术语表