C# 速览

这一章不是完整的 C# 教程，只挑出后面章节一定会用到的语法，让你读代码时不卡壳。如果你写过 Java、TypeScript、Kotlin 之类的静态类型语言，大部分内容一眼就能看懂，可以快速浏览。

与其他章节不同，本章是一次"速览"，会一次介绍几个小语法点。它们有一个共同的主题：C# 是静态类型语言，编译器在运行前就知道每个值的类型，并据此帮你检查代码。后面所有章节都建立在这个前提上。

本章的完整代码是一个控制台程序：

01-csharp-tour/Program.cs

// 1. Static typing and type inference
int count = 2;
var owner = "Alex";

// 2. String interpolation
Console.WriteLine($"{owner} has {count} todo items");

// 3. Nullable reference types
string? nickname = null;
Console.WriteLine($"Nickname length: {nickname?.Length ?? 0}");

// 4. Lambda expressions
Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine($"Square of 5 is {square(5)}");

// 5. Records
var milk = new Todo(1, "Buy milk", false);
var milkDone = milk with { Done = true };
Console.WriteLine(milk);
Console.WriteLine(milkDone);
Console.WriteLine($"Value equality: {milk == new Todo(1, "Buy milk", false)}");

// 6. Collections and LINQ
List<Todo> todos = [milk, new Todo(2, "Write code", true)];
var pending = todos.Where(t => !t.Done).Select(t => t.Title);
Console.WriteLine($"Pending: {string.Join(", ", pending)}");

// 7. async / await
var message = await LoadMessageAsync();
Console.WriteLine(message);

static async Task<string> LoadMessageAsync()
{
    await Task.Delay(100);
    return "Async operation complete";
}

record Todo(int Id, string Title, bool Done);

运行它（在 samples/01-csharp-tour 目录下，或者按「环境准备」的方式用 dotnet new console 新建项目并替换 Program.cs）：

bash

dotnet run

预期输出：

text

Alex has 2 todo items
Nickname length: 0
Square of 5 is 25
Todo { Id = 1, Title = Buy milk, Done = False }
Todo { Id = 1, Title = Buy milk, Done = True }
Value equality: True
Pending: Buy milk
Async operation complete

下面分三组来看。

类型、可空与 Lambda

01-csharp-tour/Program.cs

// 1. Static typing and type inference
int count = 2;
var owner = "Alex";

// 2. String interpolation
Console.WriteLine($"{owner} has {count} todo items");

// 3. Nullable reference types
string? nickname = null;
Console.WriteLine($"Nickname length: {nickname?.Length ?? 0}");

// 4. Lambda expressions
Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine($"Square of 5 is {square(5)}");

// 5. Records
var milk = new Todo(1, "Buy milk", false);
var milkDone = milk with { Done = true };
Console.WriteLine(milk);
Console.WriteLine(milkDone);
Console.WriteLine($"Value equality: {milk == new Todo(1, "Buy milk", false)}");

// 6. Collections and LINQ
List<Todo> todos = [milk, new Todo(2, "Write code", true)];
var pending = todos.Where(t => !t.Done).Select(t => t.Title);
Console.WriteLine($"Pending: {string.Join(", ", pending)}");

// 7. async / await
var message = await LoadMessageAsync();
Console.WriteLine(message);

static async Task<string> LoadMessageAsync()
{
    await Task.Delay(100);
    return "Async operation complete";
}

record Todo(int Id, string Title, bool Done);

静态类型与 var

第 2 行显式写出了类型 int。第 3 行用 var 让编译器根据右边的值推断类型——owner 的类型是 string，而且之后永远是 string。

var 不是"动态类型"。如果之后写 owner = 42;，编译会直接失败。它只是省去了重复书写类型名，类型本身在编译期就确定了。在 VS Code 里把鼠标悬停在变量上，就能看到推断出的类型。

FastAPI 对照

Python 的类型标注（type hints）是可选的，运行时也不检查；FastAPI 读取它们来做数据转换。C# 的类型是强制的：编译器检查每一处使用，类型不对就无法运行。后面你会看到 ASP.NET Core 同样读取这些类型来做参数绑定和生成文档。

字符串插值

第 6 行的字符串前面有个 $，这叫字符串插值（string interpolation）：花括号里可以直接写变量或表达式，运行时替换成它的值。这和 Python 的 f-string、JavaScript 的模板字符串是一回事。

可空引用类型

第 9 行的 string? 表示"这个变量可能是 null"；不带问号的 string 表示"不应该是 null"。这个特性叫可空引用类型（nullable reference types），在项目文件中由 <Nullable>enable</Nullable> 开启，.NET 模板默认就是开启的。

为什么需要它？空引用错误（访问 null 的成员）是最常见的运行时崩溃之一。有了可空标注，编译器能提前发现隐患。比如把第 10 行改成直接访问 nickname.Length，编译时就会警告：

text

Program.cs(10,19): warning CS8602: 解引用可能出现空引用。

第 10 行的正确写法用到了两个运算符：

?.（空条件运算符）：nickname 为 null 时不访问 .Length，整个表达式的结果直接是 null；
??（空合并运算符）：左边为 null 时使用右边的值，这里是 0。

注意

可空标注是编译期检查，不会在运行时阻止 null 出现。比如从 JSON 反序列化出来的数据，即使类型写的是 string，缺少字段时仍然可能是 null。「请求体」一章会遇到这种情况，「参数校验」一章会解决它。

Lambda 表达式

第 13 行的 x => x * x 是一个 Lambda 表达式（匿名函数）：=> 左边是参数，右边是返回值。Func<int, int> 是它的类型，意思是"接收一个 int，返回一个 int 的函数"。

下一章「第一步」会用到它：app.MapGet("/", () => ...) 的第二个参数就是 Lambda。Lambda 的函数体也可以是一个用花括号包起来的代码块，里面用 return 返回结果，后面的章节会经常这样写。

FastAPI 对照

相当于 Python 的 lambda x: x * x，但 C# 的 Lambda 可以包含多行语句，所以端点的处理逻辑可以直接写在 Lambda 里。

record 与 LINQ

01-csharp-tour/Program.cs

// 1. Static typing and type inference
int count = 2;
var owner = "Alex";

// 2. String interpolation
Console.WriteLine($"{owner} has {count} todo items");

// 3. Nullable reference types
string? nickname = null;
Console.WriteLine($"Nickname length: {nickname?.Length ?? 0}");

// 4. Lambda expressions
Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine($"Square of 5 is {square(5)}");

// 5. Records
var milk = new Todo(1, "Buy milk", false);
var milkDone = milk with { Done = true };
Console.WriteLine(milk);
Console.WriteLine(milkDone);
Console.WriteLine($"Value equality: {milk == new Todo(1, "Buy milk", false)}");

// 6. Collections and LINQ
List<Todo> todos = [milk, new Todo(2, "Write code", true)];
var pending = todos.Where(t => !t.Done).Select(t => t.Title);
Console.WriteLine($"Pending: {string.Join(", ", pending)}");

// 7. async / await
var message = await LoadMessageAsync();
Console.WriteLine(message);

static async Task<string> LoadMessageAsync()
{
    await Task.Delay(100);
    return "Async operation complete";
}

record Todo(int Id, string Title, bool Done);

record

第 38 行一行代码定义了一个类型 Todo：

圆括号中的 int Id, string Title, bool Done 既是构造函数的参数，也自动生成同名的 init 属性，只能在初始化时赋值；
编译器还自动生成了 ToString()（所以第 19 行能打印出 Todo { Id = 1, ... }）和基于值的相等比较。

这种类型叫 record（记录类型）。本例使用的是位置式 record class（class 关键字可以省略），适合表示"一组数据"，有两个方便的特性：

值相等：两个 record 的所有属性都相等，它们就相等。第 21 行 milk == new Todo(1, "Buy milk", false) 的结果是 True，即使它们是两个不同的对象。
初始化后不能重新赋值：本例自动生成的 init 属性只能在初始化时赋值。想要"修改"，就用 第 18 行 的 with 表达式复制一份并替换部分属性，原来的 milk 保持不变。

record 本身并不强制不可变：你仍然可以声明带 set 的属性。如果属性指向一个可变列表，init 也只限制替换这个列表，不会阻止修改列表中的元素。这叫浅层不可变性（shallow immutability）。

为什么 Web API 偏爱 record？请求和响应中的数据本质上就是"一组值"：它们从 JSON 来、到 JSON 去，中途不应该被意外修改。record 用最少的代码表达了这种意图。从「请求体」一章开始，所有的数据模型都会用 record 定义。

技术细节

在使用顶级语句的 Program.cs 中，类型定义（如 record Todo）必须写在所有语句的后面，所以你会在每个示例文件的末尾看到它们。第 32 行的 static async Task<string> LoadMessageAsync() 是一个局部函数，可以写在语句之间，也可以写在后面。

FastAPI 对照

record 的角色类似 Pydantic 模型或 @dataclass(frozen=True)：用字段声明描述数据的形状。区别在于 record 本身不做校验，校验由 ASP.NET Core 在「参数校验」一章中另行完成。

集合与 LINQ

第 24 行的方括号 [milk, new Todo(2, "Write code", true)] 是集合表达式（collection expression），用来创建一个 List<Todo>。List<Todo> 中的 <Todo> 叫泛型参数，表示"这是一个只能装 Todo 的列表"，往里放其他类型的东西会编译失败。

第 25 行是 LINQ（Language Integrated Query，语言集成查询）：

Where(t => !t.Done)：筛选出未完成的项；
Select(t => t.Title)：只取出标题。

两个方法都接收 Lambda 作为参数，可以像管道一样串联。LINQ 在后面会频繁出现：「查询参数」一章用它做筛选和分页，「EF Core 入门」一章会看到同样的写法被翻译成 SQL 查询数据库。

FastAPI 对照

第 25 行相当于 Python 的 [t.title for t in todos if not t.done]。

async / await

01-csharp-tour/Program.cs

// 1. Static typing and type inference
int count = 2;
var owner = "Alex";

// 2. String interpolation
Console.WriteLine($"{owner} has {count} todo items");

// 3. Nullable reference types
string? nickname = null;
Console.WriteLine($"Nickname length: {nickname?.Length ?? 0}");

// 4. Lambda expressions
Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine($"Square of 5 is {square(5)}");

// 5. Records
var milk = new Todo(1, "Buy milk", false);
var milkDone = milk with { Done = true };
Console.WriteLine(milk);
Console.WriteLine(milkDone);
Console.WriteLine($"Value equality: {milk == new Todo(1, "Buy milk", false)}");

// 6. Collections and LINQ
List<Todo> todos = [milk, new Todo(2, "Write code", true)];
var pending = todos.Where(t => !t.Done).Select(t => t.Title);
Console.WriteLine($"Pending: {string.Join(", ", pending)}");

// 7. async / await
var message = await LoadMessageAsync();
Console.WriteLine(message);

static async Task<string> LoadMessageAsync()
{
    await Task.Delay(100);
    return "Async operation complete";
}

record Todo(int Id, string Title, bool Done);

第 32～36 行定义了一个异步方法：

async 表示方法内部可以使用 await；
返回类型 Task<string> 表示"一个将来会产生 string 的操作"；
第 34 行的 await Task.Delay(100) 等待 100 毫秒，但不会阻塞线程。

第 29 行用 await 等待这个方法完成，取出结果。按照惯例，异步方法的名字以 Async 结尾。

为什么 Web 服务要用异步？服务器处理请求时，大部分时间在等待：等数据库返回、等文件读完、等另一个服务响应。同步代码在等待期间会一直占着线程；异步代码在等待时把线程交还给服务器，让它去处理别的请求。结果是同样的机器能同时处理多得多的请求。从「EF Core 入门」开始，所有数据库操作都会是异步的。

FastAPI 对照

和 Python 的 async def / await 概念一致。区别是 ASP.NET Core 中同步和异步的处理程序可以混用，框架都能正确处理，不存在"在 async 函数里调用同步阻塞代码会卡住事件循环"这类问题——但阻塞调用仍会浪费线程，所以涉及 I/O 时仍应使用异步 API。

总结

C# 是静态类型语言，var 只是让编译器推断类型，类型本身在编译期确定。
$"..." 是字符串插值；string? 表示可为空，配合 ?. 和 ?? 安全地处理 null。可空检查只发生在编译期。
Lambda 表达式 x => ... 是匿名函数，MapGet 等方法用它作为处理程序。
位置式 record 能简洁地定义数据类型，自带值相等和 with 复制；本例的属性使用 init，但 record 并不强制所有成员不可变。
LINQ 用 Where、Select 等方法链式处理集合；async/await 让等待 I/O 时不占用线程。

C# 速览 ​

类型、可空与 Lambda ​

静态类型与 var ​

字符串插值 ​

可空引用类型 ​

Lambda 表达式 ​

record 与 LINQ ​

record ​

集合与 LINQ ​

async / await ​

总结 ​

C# 速览

类型、可空与 Lambda

静态类型与 var

字符串插值

可空引用类型

Lambda 表达式

record 与 LINQ

record

集合与 LINQ

async / await

总结