سی شارپ چیست؟ – معرفی زبان برنامه نویسی #C به همراه ویژگی‌ها

زبان برنامه نویسی سی شارپ #C یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه نویسی در دنیا است. این زبان با ویژگی‌هایی همچون همه‌منظوره بودن، کارایی بالا، سادگی و خوانایی تمام معیارهای لازم برای انتخاب به عنوان زبان مورد نظر برای توسعه‌دهندگان را دارد. در این مقاله آموزشی از مجله پی استور به این سوال پاسخ داده خواهد شد که سی شارپ چیست و چه کاربردهایی دارد. علاوه بر این، تاریخچه زبان سی شارپ، کاربردها، مزایا و معایب این زبان برنامه نویسی به صورت ساده در ادامه توضیح داده خواهد شد.

سی شارپ چیست؟

سی شارپ زبان برنامه نویسی همه‌منظوره‌ای است که برای اهداف مختلف و انجام بسیاری از وظایف در حوزه‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این زبان برنامه نویسی در «فریم ورک دات‌نت ویندوز» کاربرد دارد ولی می‌توان این زبان را بر روی یک پلتفرم «منبع‌ آزاد» (Open-Source) نیز اعمال کرد.

سی شارپ به عنوان یک زبان برنامه نویسی همه‌کاره در دسته زبان‌های شی‌گرا قرار می‌گیرد. محبوبیت زبان برنامه نویسی سی شارپ دلایل مختلفی دارد، ولی دلیل اصلی محبوبیت این زبان چند پارادایمی بودن آن است. علاوه بر این، سی شارپ زبانی همه‌کاره، نسبتاً آسان و شی‌گرا است. در ادامه این مقاله ابتدا تاریخچه سی شارپ مورد بررسی قرار خواهد گرفت سپس، به این سوال پاسخ داده خواهد شد که کاربردهای سی شارپ چیست.

دلایل استفاده از سی شارپ #C

سی شارپ به دلایل بسیاری محبوب است. از جمله این دلایل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. آسان بودن یادگیری: سی شارپ یک زبان برنامه نویسی سطح بالا است که به زبان‌های مانند سی C و سی پلاس پلاس ++C و جاوا نزدیک است. به همین دلیل یادگیری آن برای بسیاری آسان است، و با منابع مناسب می‌توان به خوبی آن را فراگیری کرد.
2. استفاده گسترده: سی شارپ به صورت گسترده برای توسعه برنامه‌های دسکتاپ (ویندوز) و تحت وب استفاده می‌شود. همچنین با خرید شرکت Xamarin توسط مایکروسافت، امکان تولید اپلیکیشن‌های موبایل برای دستگاه‌های اندرویدی و iOS با استفاده از سی شارپ فراهم شده است.
3. تولید بازی: سی شارپ نیز برای تولید بازی‌های مختلف به کار می‌رود.
4. بخشی از اکوسیستم تحت وب: سی شارپ به طور یکپارچه در برنامه‌های تحت وب استفاده می‌شود.
5. سازگاری با محیط توسعه: از جمله مزایای سی شارپ، کدنویسی آسان در محیط‌های توسعه مانند ویژوال استودیو است که یکی از قدرتمندترین محیط‌های توسعه برای برنامه‌نویسان است.
6. کتابخانه‌های بزرگ: سی شارپ دارای کتابخانه‌های بزرگی است که امکان ارائه عملکرد سطح بالاتری نسبت به زبان‌های دیگر را فراهم می‌کند.
7. بازار کار عالی: با توجه به استفاده گسترده از سی شارپ در صنعت، بازار کار برای برنامه‌نویسان این زبان عالی است.
8. پشتیبانی و بروزرسانی مداوم: شرکت مایکروسافت به صورت مداوم این زبان را پشتیبانی و به‌روزرسانی می‌کند.
9. شی گرایی: سی شارپ به طور کامل شی گرا است، که این ویژگی از اهمیت بسیاری برخوردار است.

مفهوم دات نت Net. در سی شارپ

دات نت، یک فریم‌ورک است که برای اجرای برنامه‌هایی که با زبان‌های مختلفی نوشته شده‌اند، ایجاد شده است. این فریم‌ورک از مجموعه‌ای از اجزا و بخش‌ها تشکیل شده که وظایف مختلفی را در اجرای برنامه‌ها بر عهده دارند.

اگر برنامه‌ای با زبان سی شارپ بنویسید، حتماً برای اجرای آن نیاز به دات نت دارید. دات نت یک محیط مدیریت شده و امن برای اجرای برنامه‌های سی شارپ فراهم می‌کند. اما ارتباط دات نت با زبان سی شارپ محدود به این زبان نیست؛ زیرا زبان‌های دیگری مانند F# و Visual Basic نیز بر پایه دات نت ساخته شده‌اند.

دات نت از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظایف مختلفی را در اجرای برنامه‌ها انجام می‌دهند. به عنوان مثال، بخش Garbage Collector (GC) مسئول مدیریت حافظه است و بخش Just-In-Time Compiler (JIT) وظیفه ترجمه کد برنامه به زبان ماشین را دارد.

اصلی‌ترین بخش دات نت CLR یا Common Language Runtime است که وظیفه اجرا و مدیریت کدها را بر عهده دارد. این بخش شامل زیرمجموعه‌هایی مانند GC است. در کل، دات نت به عنوان یک فریم‌ورک کامپایل و اجرای برنامه‌ها در محیط مدیریت شده و امن ایفای نقش می‌کند.

محیط یکپارچه توسعه یا IDE در سی شارپ

برای توسعه برنامه‌های سی شارپ و استفاده از دات نت، نیاز به یک محیط توسعه یکپارچه یا IDE دارید. این ابزارها به شما کمک می‌کنند تا به طور موثرتری برنامه‌های خود را توسعه دهید. IDE ها ابزارهای گسترده‌ای هستند که امکانات مختلفی از جمله ویرایش کد، اشکال‌زدایی، کامپایل و اجرای برنامه‌ها، مدیریت پروژه و … را فراهم می‌کنند.

برخی از معروف‌ترین IDE های استفاده شده برای توسعه برنامه‌های سی شارپ عبارتند از:

1. Visual Studio: این IDE توسط مایکروسافت ارائه شده و یکی از کامل‌ترین و قدرتمندترین ابزارهای توسعه برای سی شارپ است.
2. Visual Studio Code: این یک IDE رایگان و سبک‌تر است که توسط مایکروسافت ارائه شده و قابلیت افزودن افزونه‌های مختلف برای پشتیبانی از زبان‌ها و فریم‌ورک‌های مختلف را دارد.
3. Rider: این IDE توسط شرکت JetBrains ارائه شده و برای توسعه برنامه‌های .NET و Unity کاربرد دارد.

همه این IDE ها امکانات زیادی برای توسعه برنامه‌های سی شارپ و استفاده از دات نت را فراهم می‌کنند.

برنامه نویسی با سی شارپ #C

برنامه‌نویسی با زبان C# (سی شارپ) محبوبیت بسیاری در میان توسعه‌دهندگان نرم‌افزار دارد به خصوص به دلیل امنیت، قدرت و چندمنظوره بودن آن. این زبان توسط مایکروسافت توسعه یافته و بخشی از پلتفرم .NET است. از ویژگی‌های برجسته آن می‌توان به مدیریت حافظه خودکار، جمع‌آوری زباله (Garbage Collection) و پشتیبانی از برنامه‌نویسی شی‌گرا و همچنین رویکردهای برنامه‌نویسی تابعی و رویداد محور اشاره کرد.

C# برای توسعه انواع برنامه‌ها از جمله برنامه‌های دسکتاپ، وب، بازی‌ها (با استفاده از Unity)، و برنامه‌های موبایل (از طریق Xamarin) استفاده می‌شود. زبان سی شارپ به خاطر همگامی خوبش با آخرین فناوری‌ها و بسترهای توسعه، به طور مداوم به روز می‌شود و ویژگی‌های جدیدی به آن افزوده می‌شوند.

برنامه نویسی اپلیکشن‌های تحت ویندوز با #C

برای برنامه‌نویسی اپلیکیشن‌های تحت ویندوز با استفاده از C#, روش‌ها و فریمورک‌های مختلفی وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند. در اینجا به برخی از محبوب‌ترین ابزارها و تکنولوژی‌های مورد استفاده برای توسعه اپلیکیشن‌های تحت ویندوز اشاره می‌کنم:

1. Windows Forms (WinForms): این یکی از قدیمی‌ترین فریمورک‌های مایکروسافت است که برای ساخت رابط کاربری گرافیکی در برنامه‌های تحت ویندوز استفاده می‌شود. برنامه‌های WinForms با استفاده از درگ‌اند‌دراپ کنترل‌ها در یک فرم طراحی می‌شوند و برای برنامه‌های کوچک و سریع مناسب هستند.
2. Windows Presentation Foundation (WPF): WPF یک فریمورک مدرن‌تر برای ساخت اپلیکیشن‌های تحت ویندوز است که از XAML برای توصیف رابط کاربری استفاده می‌کند. این فریمورک امکان ایجاد رابط‌های کاربری پیشرفته‌تر و بصری‌تر را فراهم می‌آورد و پشتیبانی خوبی از انیمیشن‌ها، بایندینگ داده‌ها و سبک‌های قابل تنظیم دارد.
3. Universal Windows Platform (UWP): UWP امکان توسعه اپلیکیشن‌هایی را فراهم می‌کند که می‌توانند بر روی تمام دستگاه‌های سازگار با ویندوز ۱۰ و ویندوز ۱۱ اجرا شوند، از PC و Xbox گرفته تا HoloLens. اپلیکیشن‌های UWP از ویژگی‌های جدید ویندوز مانند نوتیفیکیشن‌ها، لایو تایل‌ها و موارد دیگر پشتیبانی می‌کنند.
4. NET MAUI: MAUI که مخفف Multi-platform App UI است، جدیدترین فریمورک از مایکروسافت برای توسعه اپلیکیشن‌های متقاطع پلتفرم است. این فریمورک به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا اپلیکیشن‌هایی بسازند که نه تنها بر روی ویندوز بلکه بر روی macOS، iOS و Android نیز اجرا شوند.

هر کدام از این فریمورک‌ها ویژگی‌ها و موارد استفاده خاص خود را دارند. انتخاب بین آن‌ها بستگی به نیازهای خاص پروژه و تجربه توسعه‌دهنده دارد. برای یادگیری می توانید با دوره آموزش مقدماتی برنامه نویسی سی شارپ #C ما ابتدای مسیر را با سرعت بیشتری طی کنید.

برنامه‌نویسی وب با سی شارپ

برای برنامه‌نویسی وب با استفاده از زبان C#, مایکروسافت ابزارها و فریم‌ورک‌های مختلفی را فراهم کرده است که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد برنامه‌های وب پویا و کارآمدی بسازند. دو فریم‌ورک اصلی برای توسعه وب در C# عبارتند از ASP.NET MVC و ASP.NET Core.

ASP.NET MVC

ASP.NET MVC یک فریم‌ورک مدل-نما-کنترلر (MVC) است که برای ساخت وب اپلیکیشن‌ها استفاده می‌شود. این فریم‌ورک به تفکیک بهتر بخش‌های برنامه (مدل، نما، کنترلر) کمک می‌کند و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد کد تمیزتر و قابل نگهداری‌تری بنویسند. ASP.NET MVC از تکنولوژی‌هایی مانند Razor برای ساخت صفحات دینامیک استفاده می‌کند و پشتیبانی خوبی از ایجاد و استفاده از API‌های وب دارد.

ASP.NET Core

ASP.NET Core نسخه ارتقا یافته و مدرن‌تر ASP.NET است که برای توسعه اپلیکیشن‌های متقاطع پلتفرم طراحی شده است. این فریم‌ورک نه تنها برای ویندوز بلکه برای لینوکس و macOS نیز مناسب است. ASP.NET Core از ساختارهای مدرن مانند Dependency Injection به طور پیش‌فرض پشتیبانی می‌کند و امکانات بهبود یافته‌ای برای مدیریت تنظیمات و امنیت ارائه می‌دهد. همچنین، این فریم‌ورک برای کار با میکروسرویس‌ها و کانتینرها بهینه‌سازی شده است.

رویکرد توسعه

برای شروع توسعه وب با استفاده از ASP.NET Core، معمولاً توصیه می‌شود که:

• محیط توسعه: نصب Visual Studio یا Visual Studio Code که از C# و ASP.NET Core پشتیبانی می‌کنند.
• یادگیری اصول اولیه: فهمیدن اصول MVC، درک چگونگی پردازش درخواست‌ها توسط کنترلرها، نحوه نمایش داده‌ها در ویوها، و مدیریت مدل‌ها. برای یادگیری بهتر دوره آموزش پروژه محور
• دیتابیس‌ها: یادگیری اتصال و کار با دیتابیس‌ها، معمولاً با استفاده از Entity Framework Core که یک ORM قدرتمند برای دستکاری دیتابیس‌هاست.
• امنیت: درک اصول امنیتی و اجرای احراز هویت و مجوز در اپلیکیشن‌های وب.
• گزارش گیری: طراحی و ساخت گزارش‌های قابل چاپ در اپلیکیشن‌ها و وب سایت‌ها.

شی گرا در سی شارپ

شی گرایی یکی از مهم‌ترین پارادایم‌های برنامه‌نویسی است که با استفاده از آن می‌توان برنامه‌های پیچیده را به قسمت‌های کوچکتر و قابل فهم‌تر تقسیم کرد. سی شارپ یکی از زبان‌های محبوب برای پیاده‌سازی این پارادایم است که امکانات زیادی را در اختیار برنامه‌نویسان قرار می‌دهد.

تعریف کلاس و شی در سی شارپ

کلاس‌ها قالب‌هایی هستند که برای ایجاد اشیا استفاده می‌شوند. یک کلاس می‌تواند شامل ویژگی‌ها و متدهای مختلفی باشد. به عنوان مثال:

public class Car
{
    public string Brand { get; set; }
    public string Model { get; set; }
    public int Year { get; set; }

    public void DisplayInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Brand: {Brand}, Model: {Model}, Year: {Year}");
    }
}

ایجاد یک شی از کلاس در #C

برای ایجاد یک شی از کلاس Car، از کلمه کلیدی new استفاده می‌کنیم:

Car myCar = new Car();
myCar.Brand = "Toyota";
myCar.Model = "Corolla";
myCar.Year = 2020;
myCar.DisplayInfo();

[/vc_column_text][vc_column_text]

وراثت (Inheritance)

وراثت به ما اجازه می‌دهد که یک کلاس جدید ایجاد کنیم که ویژگی‌ها و متدهای یک کلاس موجود را به ارث ببرد. به عنوان مثال، یک کلاس Truck می‌تواند از کلاس Car به ارث ببرد:

public class Truck : Car
{
    public int LoadCapacity { get; set; }

    public void DisplayLoadCapacity()
    {
        Console.WriteLine($"Load Capacity: {LoadCapacity} kg");
    }
}

چندریختی (Polymorphism)

چندریختی به ما اجازه می‌دهد که از متدهای مختلف با نام مشابه استفاده کنیم. این مفهوم می‌تواند به صورت زمان کامپایل (Compile-time) یا زمان اجرا (Run-time) باشد. به عنوان مثال:

public class Vehicle
{
    public virtual void Honk()
    {
        Console.WriteLine("Vehicle is honking");
    }
}

public class Car : Vehicle
{
    public override void Honk()
    {
        Console.WriteLine("Car is honking");
    }
}

Vehicle myVehicle = new Car();
myVehicle.Honk();

کپسوله‌سازی (Encapsulation)

کپسوله‌سازی به معنی مخفی کردن جزئیات پیاده‌سازی و فقط نمایش رابط‌های عمومی به کاربر است. این کار با استفاده از کلمات کلیدی مانند private و public انجام می‌شود:

public class Person
{
    private string name;
    public string Name
    {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }
}

تجرید (Abstraction)

تجرید به معنی ساده‌سازی پیچیدگی‌ها با نمایش فقط جنبه‌های ضروری و پنهان کردن جزئیات است. این کار معمولاً با استفاده از کلاس‌های انتزاعی و اینترفیس‌ها انجام می‌شود:

public abstract class Animal
{
    public abstract void MakeSound();
}

public class Dog : Animal
{
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("Bark");
    }
}

در ادامه، یک مثال کاربردی‌تر را بررسی می‌کنیم که تمام مفاهیم بالا را به کار می‌گیرد. در ابتدا به ایجاد یک کلاس پایه و کلاس‌های مشتق می‌پردازیم.

public abstract class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    public int EmployeeId { get; set; }

    public abstract void CalculateSalary();
}

public class FullTimeEmployee : Employee
{
    public int AnnualSalary { get; set; }

    public override void CalculateSalary()
    {
        Console.WriteLine($"Full-time Employee Salary: {AnnualSalary / 12}");
    }
}

public class PartTimeEmployee : Employee
{
    public int HourlyRate { get; set; }
    public int HoursWorked { get; set; }

    public override void CalculateSalary()
    {
        Console.WriteLine($"Part-time Employee Salary: {HourlyRate * HoursWorked}");
    }
}

حال خیلی راحت می توانیم از کلاس ایجاد شده استفاده کنیم:

FullTimeEmployee ftEmployee = new FullTimeEmployee()
{
    Name = "John Doe",
    EmployeeId = 123,
    AnnualSalary = 60000
};

PartTimeEmployee ptEmployee = new PartTimeEmployee()
{
    Name = "Jane Smith",
    EmployeeId = 124,
    HourlyRate = 20,
    HoursWorked = 100
};

ftEmployee.CalculateSalary();
ptEmployee.CalculateSalary();

شی گرایی مفاهیم و تکنیک‌های قدرتمندی را برای سازماندهی و مدیریت کدهای پیچیده فراهم می‌کند. با استفاده از اصول شی گرایی در سی شارپ، می‌توان برنامه‌هایی با کیفیت بالا، قابل نگهداری و توسعه‌پذیر نوشت. امیدواریم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا درک بهتری از شی گرایی در سی شارپ پیدا کنید و بتوانید از آن در پروژه‌های خود استفاده کنید.

سخن آخر

در این مقاله از سری مقالات آموزش برنامه‌نویسی پی استور به بحث زبان برنامه نویسی #C پرداخته شد. سی شارپ یک زبان برنامه نویسی قدرتمند است و انجمن‌ها و آموزش‌های فراوانی برای یادگیری برای این زبان وجود دارد علاوه بر این باز کار سی شارپ نیز در بحث کسب و کار نیز بسیار حائز اهمیت است. این زبان برنامه نویسی در کشور ما بازار کار خوبی دارد و با یادگیری اصولی آن می توان در حوزه های مختلف کسب درآمد کرد. در این مقاله به صورت کلی ویژگی‌ها و مزایای این زبان و طرز کار با آن را بیان کردیم. در آموزش های آتی مقالات و آموزش های تکمیلی نیز ارائه خواهد شد.