سي شارب

التسمية

إن الاسم "C sharp" مستوحى من الرمز الموسيقي حيث يشير الرمز ♯ إلى أن النوتة المكتوبة مرتفعة أكثر بمقدار نصف درجة موسيقية . تتشابه هذه التسمية مع اسم لغة ++C حيث تشير "++" إلى وجوب زيادة المتحول بمقدار 1. يشبه الرمز ♯ شكلاً من أربع إشارات "+" (في شبكة 2x2) بما يعني ضمناً أن هذه اللغة هي زيادة بمقدار 1 على لغة ++C.
تم اختيار رمز الشباك (رمز اليونيكود U+0023) لتمثيل رمز شارب في كتابة اسم اللغة عوضاً عن الرمز ♯ (رمز اليونيكود U+266F) بسبب قيود تقنية تمنع من إظهاره (كافتقار دعم الخطوط القياسية وبعض المتصفحات للرمز ♯) كذلك عدم وجوده على لوحة المفاتيح القياسية.اتبع هذا التقليد أيضاً في معيار توصيف اللغة ECMA 334 . على كل الأحوال تستخدم مايكروسوفت الرمز الموسيقي الصحيح عندما يمكنها عملياً القيام بذلك (على سبيل المثال في الحملات الدعائية أو على غلاف المنتج). استُخدمت اللاحقة "شارب" في عدد من لغات دوت نت المبنية على لغات أخرى بما فيها لغة جي شارب (لغة دوت نت صممتها مايكروسوفت بالاشتقاق من لغة جافا 1.1) ولغة إيه شارب (مشتقة من لغة أيدا) ولغة البرمجة الوظيفية إف شارب. أطلق على التحقيق الأصلي من لغة آيفل الخاص بدوت نت اسم آيفل شارب إلا أنه تم التخلي عن هذا الاسم بعد دعم آيفل بشكل كامل. استُخدمت هذه اللاحقة أيضاً في تسمية بعض المكتبات مثل Gtk شارب (تغليف دوت نت لمكتبة +Gtk ومكتبات جنوم أخرى) ومكتبة كوكوا شارب (تغليف مكتبة كوكوا).

تاريخ اللغة

بدأ تطوير منصة دوت نت بكتابة مجموعة من مكتبات الصفوف، وقد استخدم نظام تصريف مدار اسمه Simple Managed C أو اختصاراً SMC للقيام بذلك. لاحقاً وبالتحديد في كانون الثاني 1999 شكل أندرس هيلسبرغ فريقاً من المطورين بهدف بناء لغة جديدة اسمها كول (بالإنجليزية: Cool)، يشكل الاسم اختصاراً لعبارة "لغة غرضية التوجه شبيهة بلغة C" (بالإنجليزية: C-like Object Oriented Language). قررت مايكروسوفت الإبقاء على هذا الاسم إلا أنها تخلت عن ذلك لاحقاً لأسباب قانونية لها علاقة بحقوق العلامات المسجلة. على التوازي مع ذلك أُعلن مشروع دوت نت رسمياً في مؤتمر للمطورين المحترفين (PDC) في تموز عام 2000 وأعيد تسمية اللغة إلى سي# كما تم تصدير وقت التنفيذ الخاص بلغة إيه إس بي دوت نت بالإضافة إلى مكتبات الصفوف إلى هذه اللغة.
اعتبر مصمم لغة جافا جيمس غوسلينغ وبيل جوي وهو أحد مؤسسي شركة صن مايكروسيستمز التي أتت بلغة جافا أن لغة سي# ليست سوى "تقليداً" للغة جافا؛ وقد قال غوسلينغ معقباً "إنها [المقصود سي#] كجافا نوعاً ما ولكن بعد التخلي عن الاعتمادية والإنتاجية والأمان". كتب كل من كلاوس كرفت وأنجلكا لانجر في مقال لهما في مدونة "إن جافا وسي# لغتا برمجة متطابقتان تقريباً. وهذا تكرار مضجر يفتقر الإبداع"، "من الصعب جداً الادعاء أن جافا أو سي# لغة برمجة ثورية غيرت الأسلوب الذي نكتب فيه البرامج"، "لقد استعارت سي# الكثير من جافا -والعكس صحيح. حيث تدعم سي# ميزة التعليب وفك التعليب الآن وقريباً سوف نجد ميزةً شبيهة في جافا". قال أندرس هيلسبرغ في تموز عام 2000 أن سي# ليست "نسخة من جافا" بل أنها "أكثر قرباً إلى لغة سي++" من ناحية التصميم.
في تشرين الثاني 2005 أعلن عن الإصدار 2.0 من سي# ومن هنا بدأت سي# وجافا بالتطور في اتجاهات متزايدة الاختلاف. إن أول وأهم هذه الاختلافات كان في إضافة الأنماط العمومية (بالإنجليزية: Generics) إلى كلتا اللغتين حيث كان تحقيقهما لهذه الأنماط شديد الاختلاف حيث تقوم سي# بالتعامل مع الأنماط العمومية كصفوف حقيقية وتولد الكود الخاص بها وقت التنفيذ بينما تتعامل جافا مع هذه الأنماط كميزة مضافة إلى نحو اللغة تمكن المطور من كتابة كود عمومي كما تمكن المترجم من التأكد من صحة الأنماط فقط بينما لا تحول هذه الأنماط إلى أنماط حقيقية وقت التنفيذ ولا يتم توليد كود خاص بها على غرار سي#.
إضافة إلى ذلك فقد أضيفت إلى سي# مجموعة من الميزات الهامة بهدف تمكين استخدام البرمجة الوظيفية فيها كُللت بإضافة لينك في الإصدار 3.0 والإطار البرمجي الداعم لتعابير لامبدا والطرق الملحقة والأنماط غير المسماة. تمكن هذه الميزات المطور من استخدام تقنيات البرمجة الوظيفية عندما يكون من المستحسن القيام بذلك. إن إضافات لينك وغيرها من الميزات الوظيفية تساعد المطور على كتابة أسطر أقل عند القيام بمهام روتينية كالاستعلام من قاعدة بيانات أو إعراب ملف إكس إم إل أو البحث ضمن بنية معطيات بما يمكن من التركيز على هدف البرنامج المنطقي وتحسين مقروئيته وصيانته.
كان لدى سي# جالب للحظ اسمه آندي (سمي باسم أندرس هيلسبرغ) وقد أحيل إلى التقاعد في 29 كانون الثاني عام 2004.
عُرضت سي# على لجنة آيزو الفرعية JTC 1/SC 22 للمراجعة والتعيير، كان اسم المعيار ISO/IEC 23270:2003 وهو ملغى اليوم. تمت الموافقة فيما بعد على تعيير سي# وفق المعيار ISO/IEC 23270:2006.

نظام الأنماط المشترك

لدى سي# نظام أنماط موحد يدعى نظام الأنماط المشترك (بالإنجليزية: Common Type System)  أو اختصاراً CTS. إن نظام الأنماط الموحد يقوم على مبدأ أن كافة الأنماط بما فيها الأنماط البسيطة كالأعداد الصحيحة هي صفوف مشتقة من الصف System.Object. على سبيل المثال يرث كل نمط الطريقة ()ToString.

التعليب وفك التعليب

التعليب (بالإنجليزية: Boxing) هو عملية تحويل كائن من نوع نمط القيمة إلى القيمة الموافقة كنمط مرجعي وهو أحد العمليات الضمنية في لغة سي#.
فك التعليب (بالإنجليزية: Unboxing) هو عملية تحويل قيمة كائن من نوع نمط مرجعي (معلّب مسبقاً) إلى القيمة الموافقة كنمط القيمة. يتطلب فك التعليب قسراً صريحاً للنمط. إذا كان الكائن المعلب من النمط T يمكن عندها فك تعليب هذا الكائن فقط إلى النمط T (أو إلى النمط <Nullable<T).
int foo = 42; // نمط القيمةobject bar = foo; // bar ضمن المتحول foo تعليب المتحولint baz = (int)bar; // فك التعليب إلى نمط القيمة الأصلي

الأنماط العامة

أضيفت الأنماط العامة إلى سي# بدءاً من الإصدار 2.0. تستخدم الأنماط العامة بارامترات الأنماط والتي تمكن المطور من تصميم صفوف وطرق دون الحاجة إلى تحديد الأنماط المستخدمة، حيث يتم تحديد هذه الأنماط فقط لدى استخدامها. تكمن الفائدة من ذلك بأن القدرة على استخدام بارامترات الأنماط العامة لإنشاء الصفوف والطرق يمكن من استخدامها بشكل فعال كونه يجنب تكاليف التنفيذ الإضافية التي تسببها عمليات التعليب وفك التعليب كما يوضح المثال التالي:
// التعريف عن الصف العامpublic class GenericList<T>{
    void Add(T input) { }}class TestGenericList{
    private class ExampleClass { }
    static void Main()
    {
        // تعريف قائمة من النمط الصحيح
        GenericList<int> list1 = new GenericList<int>();

        // تعريف قائمة من نمط السلسلة المحرفية
        GenericList<string> list2 = new GenericList<string>();

        // ExampleClass تعريف قائمة من النمط المعرف من قبل المستخدم 
        GenericList<ExampleClass> list3 = new GenericList<ExampleClass>();
    }}
بالمقارنة مع قوالب سي++ يلاحظ أن أنماط سي# العمومية توفر أماناً أفضل إلا أنها في الوقت ذاته محدودة القدرة، فعلى سبيل المثال ليس من الممكن استخدام الأنماط العمومية كحدود للمعاملات الحسابية.

مثال "أهلاً بالعالم"

فيما يلي برنامج بسيط بلغة سي#، وهو إصدار من برنامج أهلاً بالعالم التقليدي:
using System;class Program{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Hello world!");
    }}
سيقوم هذا البرنامج بطباعة العبارة !Hello World إلى الكونسول. لكل سطر في هذا البرنامج وظيفة معينة:
using System;
يقوم السطر السابق بإخطار المصرف أن يستخدم System كبادئة مرشحة للاستخدام للأنماط المستخدمة في الكود المصدري. في هذه الحالة عندما يصادف المصرف الكلمة Console في الأسطر اللاحقة سوف يبحث عن نمط اسمه Console مبتدئاً عملية البحث في التجميعة (بالإنجليزية: Assembly) الحالية ومن ثم كافة التجميعات الأخرى المشار إليها في البرنامج. سوف يفشل المصرف في هذه الحالة في إيجاد النمط Console وعندها سيحاول البحث عن نمط اسمه System.Console مستخدماً System كبادئة لاسم النمط، وسينجح في إيجاده لأن اسم النمط الكامل هو بالفعل System.Console. إن الكلمة المفتاحية using تتيح للمبرمج أن يسرد كافة البوادئ المرشحة للاستخدام أثناء التصريف كبديل عن استخدام الاسم الكامل للنمط.
class Program
يعرّف السطر السابق الصنف Program. كل ما يوجد ضمن زوج القوسيين التاليين يتبع تعريف Program.
static void Main()
يعرّف هذا السطر طريقة استاتيكية (خاصة بالصف) يتم استدعاؤها عندما يبدأ البرنامج بالتنفيذ. يستدعي وقت تنفيذ دوت نت (CLR) الطريقة Main. (ملاحظة: يمكن استدعاء الطريقة Main كغيرها من الطرق، على سبيل المثال يمكن لطريقة أخرى من الصف Program استدعاء الطريقة Main). الكلمة المفتاحية static تجعل الولوج إلى الطريقة مباشرة دون الحاجة إلى إنشاء كائن من الصف Program ممكناً. في تطبيقات الكونسول يجب أن تكون الطريقة Main استاتيكية. لأنه في حال لم تكن استاتيكية عندها سيحتاج البرنامج إلى كائن من الصف Program، إلا أن إنشاء الكائن سيحتاج برنامجاً يقوم بإنشائه. لحل مشكلة الاعتمادية التبادلية هذه تقوم مصرفات سي# لدى تصريفها تطبيقات الكونسول بإصدار خطأ عند الفشل في إيجاد طريقة Main استاتيكية. الكلمة المفتاحية void تعني أن الطريقة Main لن تقوم بإعادة قيمة.
Console.WriteLine("Hello world!");
يقوم هذا السطر بكتابة خرج(ناتج التنفيذ للبرنامج ) البرنامج. إن Console هو صف (كلاس)  استاتيكي موجود في فضاء التسمية  (Namespace ) System ويقوم بدور واجهة برمجية إلى المجاري الأساسية (مجرى الدخل ومجرى الخرج ومجرى الخطأ) خاصة بتطبيقات الكونسول. يستدعي البرنامج الطريقة WriteLine الخاصة بالصف (كلاس )   Console والتي تقوم بإظهار محتوى البارامتر الخاص بها (في هذه الحالة !Hello World) إلى الكونسول في سطر مستقل.

كتاب

هذا كتاب جيد لتعلم السي# بصيغة pdf من تأليف رون بنتون