C# 速覽

這一章不是完整的 C# 教學，只挑出後面章節一定會用到的語法，讓你讀程式碼時不卡殼。如果你寫過 Java、TypeScript、Kotlin 之類的靜態型別語言，大部分內容一眼就能看懂，可以快速瀏覽。

與其他章節不同，本章是一次"速覽"，會一次介紹幾個小語法點。它們有一個共同的主題：C# 是靜態型別語言，編譯器在執行前就知道每個值的型別，並據此幫你檢查程式碼。後面所有章節都建立在這個前提上。

本章的完整程式碼是一個控制檯程式：

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);

執行它（在 samples/01-csharp-tour 目錄下，或者按「環境準備」的方式用 dotnet new console 新建專案並替換 Program.cs）：

bash

dotnet run

預期輸出：

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

下面分三組來看。

型別、可空與 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);

靜態型別與 var

第 2 行顯式寫出了型別 int。第 3 行用 var 讓編譯器根據右邊的值推斷型別——owner 的型別是 string，而且之後永遠是 string。

var 不是"動態型別"。如果之後寫 owner = 42;，編譯會直接失敗。它只是省去了重複書寫型別名，型別本身在編譯期就確定了。在 VS Code 裡把滑鼠懸停在變數上，就能看到推斷出的型別。

FastAPI 對照

Python 的型別標註（type hints）是可選的，執行階段也不檢查；FastAPI 讀取它們來做資料轉換。C# 的型別是強制的：編譯器檢查每一處使用，型別不對就無法執行。後面你會看到 ASP.NET Core 同樣讀取這些型別來做參數繫結和產生文件。

字串插值

第 6 行的字串前面有個 $，這叫字串插值（string interpolation）：花括號裡可以直接寫變數或表示式，執行階段替換成它的值。這和 Python 的 f-string、JavaScript 的模板字串是一回事。

可空引用型別

第 9 行的 string? 表示"這個變數可能是 null"；不帶問號的 string 表示"不應該是 null"。這個特性叫可空引用型別（nullable reference types），在專案檔案中由 <Nullable>enable</Nullable> 開啟，.NET 模板預設就是開啟的。

為什麼需要它？空引用錯誤（存取 null 的成員）是最常見的執行階段崩潰之一。有了可空標註，編譯器能提前發現隱患。比如把第 10 行改成直接存取 nickname.Length，編譯時就會警告：

text

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

第 10 行的正確寫法用到了兩個運算子：

?.（空條件運算子）：nickname 為 null 時不存取 .Length，整個表示式的結果直接是 null；
??（空合併運算子）：左邊為 null 時使用右邊的值，這裡是 0。

注意

可空標註是編譯期檢查，不會在執行階段阻止 null 出現。比如從 JSON 反序列化出來的資料，即使型別寫的是 string，缺少欄位時仍然可能是 null。「請求本文」一章會遇到這種情況，「參數驗證」一章會解決它。

Lambda 表示式

第 13 行的 x => x * x 是一個 Lambda 表示式（匿名函式）：=> 左邊是參數，右邊是回傳值。Func<int, int> 是它的型別，意思是"接收一個 int，回傳一個 int 的函式"。

下一章「第一步」會用到它：app.MapGet("/", () => ...) 的第二個參數就是 Lambda。Lambda 的函式體也可以是一個用花括號包起來的程式碼塊，裡面用 return 回傳結果，後面的章節會經常這樣寫。

FastAPI 對照

相當於 Python 的 lambda x: x * x，但 C# 的 Lambda 可以包含多行陳述式，所以端點的處理邏輯可以直接寫在 Lambda 裡。

record 與 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 行一行程式碼定義了一個型別 Todo：

圓括號中的 int Id, string Title, bool Done 既是建構函式的參數，也自動產生同名的 init 屬性，只能在初始化時賦值；
編譯器還自動產生了 ToString()（所以第 19 行能列印出 Todo { Id = 1, ... }）和基於值的相等比較。

這種型別叫 record（記錄型別）。本例使用的是位置式 record class（class 關鍵字可以省略），適合表示"一組資料"，有兩個方便的特性：

值相等：兩個 record 的所有屬性都相等，它們就相等。第 21 行 milk == new Todo(1, "Buy milk", false) 的結果是 True，即使它們是兩個不同的物件。
初始化後不能重新賦值：本例自動產生的 init 屬性只能在初始化時賦值。想要"修改"，就用 第 18 行 的 with 表示式複製一份並替換部分屬性，原來的 milk 保持不變。

record 本身並不強制不可變：你仍然可以宣告帶 set 的屬性。如果屬性指向一個可變清單，init 也只限制替換這個清單，不會阻止修改清單中的元素。這叫淺層不可變性（shallow immutability）。

為什麼 Web API 偏愛 record？請求和回應中的資料本質上就是"一組值"：它們從 JSON 來、到 JSON 去，中途不應該被意外修改。record 用最少的程式碼表達了這種意圖。從「請求本文」一章開始，所有的資料模型都會用 record 定義。

技術細節

在使用最上層陳述式的 Program.cs 中，型別定義（如 record Todo）必須寫在所有陳述式的後面，所以你會在每個範例檔案的末尾看到它們。第 32 行的 static async Task<string> LoadMessageAsync() 是一個區域性函式，可以寫在陳述式之間，也可以寫在後面。

FastAPI 對照

record 的角色類似 Pydantic 模型或 @dataclass(frozen=True)：用欄位宣告描述資料的形狀。區別在於 record 本身不做驗證，驗證由 ASP.NET Core 在「參數驗證」一章中另行完成。

集合與 LINQ

第 24 行的方括號 [milk, new Todo(2, "Write code", true)] 是集合表示式（collection expression），用來建立一個 List<Todo>。List<Todo> 中的 <Todo> 叫泛型參數，表示"這是一個只能裝 Todo 的清單"，往裡放其他型別的東西會編譯失敗。

第 25 行是 LINQ（Language Integrated Query，語言整合查詢）：

Where(t => !t.Done)：篩選出未完成的項；
Select(t => t.Title)：只取出標題。

兩個方法都接收 Lambda 作為參數，可以像管道一樣串聯。LINQ 在後面會頻繁出現：「查詢參數」一章用它做篩選和分頁，「EF Core 入門」一章會看到同樣的寫法被翻譯成 SQL 查詢資料庫。

FastAPI 對照

第 25 行相當於 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 行定義了一個非同步方法：

async 表示方法內部可以使用 await；
回傳型別 Task<string> 表示"一個將來會產生 string 的操作"；
第 34 行的 await Task.Delay(100) 等待 100 毫秒，但不會阻塞執行緒。

第 29 行用 await 等待這個方法完成，取出結果。按照慣例，非同步方法的名字以 Async 結尾。

為什麼 Web 服務要用非同步？伺服器處理請求時，大部分時間在等待：等資料庫回傳、等檔案讀完、等另一個服務回應。同步程式碼在等待期間會一直佔著執行緒；非同步程式碼在等待時把執行緒交還給伺服器，讓它去處理別的請求。結果是同樣的機器能同時處理多得多的請求。從「EF Core 入門」開始，所有資料庫操作都會是非同步的。

FastAPI 對照

和 Python 的 async def / await 概念一致。區別是 ASP.NET Core 中同步和非同步的處理常式可以混用，框架都能正確處理，不存在"在 async 函式裡呼叫同步阻塞程式碼會卡住事件迴圈"這類問題——但阻塞呼叫仍會浪費執行緒，所以涉及 I/O 時仍應使用非同步 API。

總結

C# 是靜態型別語言，var 只是讓編譯器推斷型別，型別本身在編譯期確定。
$"..." 是字串插值；string? 表示可為空，配合 ?. 和 ?? 安全地處理 null。可空檢查只發生在編譯期。
Lambda 表示式 x => ... 是匿名函式，MapGet 等方法用它作為處理常式。
位置式 record 能簡潔地定義資料型別，自帶值相等和 with 複製；本例的屬性使用 init，但 record 並不強制所有成員不可變。
LINQ 用 Where、Select 等方法鏈式處理集合；async/await 讓等待 I/O 時不佔用執行緒。

下一章：第一步——寫出你的第一個 Web API。上一章：環境準備。

C# 速覽 ​

型別、可空與 Lambda ​

靜態型別與 var ​

字串插值 ​

可空引用型別 ​

Lambda 表示式 ​

record 與 LINQ ​

record ​

集合與 LINQ ​

async / await ​

總結 ​

C# 速覽

型別、可空與 Lambda

靜態型別與 var

字串插值

可空引用型別

Lambda 表示式

record 與 LINQ

record

集合與 LINQ

async / await

總結