教學：使用頂層語句探索想法並在學習過程中撰寫程式碼

發行項
01/18/2025

在本教學課程中，您將瞭解如何：

瞭解規範您使用頂層語句的規則。
使用最上層語句來探索演算法。
將探索重構為可重複使用的組件。

先決條件

您必須設定電腦以執行 .NET 6 或更新版本。 C# 編譯程式可從 Visual Studio 2022 或 .NET SDK開始取得。

本教學課程假設您已熟悉 C# 和 .NET，包括 Visual Studio 或 .NET CLI。

開始探索

頂層語句讓您不必將程序的進入點放在類別的靜態方法中，從而避免多餘的繁瑣步驟。新主控台應用程式的一般起點看起來像下列程式代碼：

using System;

namespace Application
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");
        }
    }
}

上述程式代碼是執行 dotnet new console 命令並建立新控制台應用程式的結果。這 11 行只包含一行可執行的程式代碼。您可以使用新的最上層語句功能來簡化該程式。這讓您能移除這個程式中的所有行數，但留下兩行。

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
Console.WriteLine("Hello, World!");

重要

.NET 6 的 C# 範本會使用 最上層語句。如果您已經升級至 .NET 6，您的應用程式可能不符合本文中的程序代碼。如需詳細資訊，請參閱使用新 C# 範本來產生頂層程式碼的文章

.NET 6 SDK 也會針對使用下列 SDK 的專案新增一組隱含global using 指示詞：

Microsoft.NET.Sdk
Microsoft.NET.Sdk.Web
Microsoft.NET.Sdk.Worker

這些隱含的 global using 指令包含專案類型中最常見的命名空間。

如需詳細資訊，請參閱有關隱含 using 指令的文章。

這項功能可簡化您對新想法的探索。您可以使用頂層語句來撰寫腳本情境，或用於探索。一旦基本概念正常運作，您就可以開始重構程序代碼，並針對您所建置的可重複使用元件建立方法、類別或其他元件。最上層語句可方便快速測試和初學者教程。它們也提供順暢的從實驗到完善計畫的過渡途徑。

最上層語句的執行順序為檔案中出現的順序。最上層語句只能在應用程式中的一個原始程序檔中使用。如果您在多個檔案中使用它們，編譯程式會產生錯誤。

建置魔術 .NET 回應計算機

在本教學課程中，讓我們建置控制台應用程式，以隨機答案回答「是」或「否」問題。您可以逐步建置功能。您可以專注於您的任務，而不需要理會傳統程式結構中的繁瑣過程。然後，當您對功能感到滿意時，您可以根據您的判斷重構應用程式。

一個很好的起點是把問題寫回控制台。您可以從撰寫下列程式代碼開始：

Console.WriteLine(args);

您不會宣告 args 變數。針對包含最上層語句的單一原始程式檔，編譯程式會辨識 args 表示命令行自變數。 args 的類型是 string[]，如同所有 C# 程序一樣。

您可以執行下列 dotnet run 命令來測試程式代碼：

dotnet run -- Should I use top level statements in all my programs?

命令行上 -- 之後的自變數會傳遞至程式。您可以看到列印至主控台的 args 變數類型：

System.String[]

若要將問題寫入主控台，您必須列舉自變數，並以空格分隔它們。使用以下程式碼取代 WriteLine 呼叫：

Console.WriteLine();
foreach(var s in args)
{
    Console.Write(s);
    Console.Write(' ');
}
Console.WriteLine();

現在，當您執行程式時，它會正確地將問題顯示為自變數字串。

以隨機答案回應

響應問題之後，您可以新增程式代碼來產生隨機答案。從新增可能答案的陣列開始：

string[] answers =
[
    "It is certain.",       "Reply hazy, try again.",     "Don’t count on it.",
    "It is decidedly so.",  "Ask again later.",           "My reply is no.",
    "Without a doubt.",     "Better not tell you now.",   "My sources say no.",
    "Yes – definitely.",    "Cannot predict now.",        "Outlook not so good.",
    "You may rely on it.",  "Concentrate and ask again.", "Very doubtful.",
    "As I see it, yes.",
    "Most likely.",
    "Outlook good.",
    "Yes.",
    "Signs point to yes.",
];

此陣列有10個肯定答案、5個非認可答案，5個是負數。接下來，新增下列代碼，從陣列中產生並顯示隨機答案：

var index = new Random().Next(answers.Length - 1);
Console.WriteLine(answers[index]);

您可以再次執行應用程式以查看結果。您應該會看到類似下列輸出的內容：

dotnet run -- Should I use top level statements in all my programs?

Should I use top level statements in all my programs?
Better not tell you now.

產生答案的程式代碼會在最上層語句中包含變數宣告。編譯程式會在編譯程式產生 Main 方法中包含該宣告。因為這些變數宣告是局部變數，因此您無法包含 static 修飾詞。

此程式代碼會回答問題，但讓我們再新增一項功能。您想要您的問題應用程式模擬對答案的思考。您可以藉由新增一些 ASCII 動畫，並在進行工作時暫停一下來完成這件事。在回應問題的行後面新增下列程式代碼：

for (int i = 0; i < 20; i++)
{
    Console.Write("| -");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("/ \\");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("- |");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("\\ /");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
}
Console.WriteLine();

您也需要將 using 指示詞新增至原始程式檔頂端：

using System.Threading.Tasks;

using 指示詞必須位於檔案中的任何其他語句之前。否則，這是編譯程序錯誤。您可以再次執行程式並查看動畫。這使得體驗更好。實驗延遲的長度，以符合您的口味。

上述程式代碼會建立一組以空格分隔的旋轉線。新增 await 關鍵詞會指示編譯器將程式進入點產生為具有 async 修飾詞的方法，並傳回 System.Threading.Tasks.Task。此程式不會傳回值，因此程式進入點會傳回 Task。如果您的程式傳回整數值，您會將 return 語句新增至最上層語句的結尾。該 return 語句會指定要傳回的整數值。如果您的最上層語句包含 await 表示式，則傳回型別會變成 System.Threading.Tasks.Task<TResult>。

為未來重構設計

您的程式看起來應該像下列程式代碼：

Console.WriteLine();
foreach(var s in args)
{
    Console.Write(s);
    Console.Write(' ');
}
Console.WriteLine();

for (int i = 0; i < 20; i++)
{
    Console.Write("| -");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("/ \\");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("- |");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
    Console.Write("\\ /");
    await Task.Delay(50);
    Console.Write("\b\b\b");
}
Console.WriteLine();

string[] answers =
[
    "It is certain.",       "Reply hazy, try again.",     "Don't count on it.",
    "It is decidedly so.",  "Ask again later.",           "My reply is no.",
    "Without a doubt.",     "Better not tell you now.",   "My sources say no.",
    "Yes – definitely.",    "Cannot predict now.",        "Outlook not so good.",
    "You may rely on it.",  "Concentrate and ask again.", "Very doubtful.",
    "As I see it, yes.",
    "Most likely.",
    "Outlook good.",
    "Yes.",
    "Signs point to yes.",
];

var index = new Random().Next(answers.Length - 1);
Console.WriteLine(answers[index]);

上述程序代碼很合理。運作正常。但它不能重複使用。現在您已讓應用程式運作，是時候分離出可重複使用的元件了。

其中一個候選項目是顯示等候動畫的程序代碼。該代碼段可以成為方法：

您可以從在檔案中建立本機函式開始。請使用以下程式碼替換目前的動畫：

await ShowConsoleAnimation();

static async Task ShowConsoleAnimation()
{
    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
        Console.Write("| -");
        await Task.Delay(50);
        Console.Write("\b\b\b");
        Console.Write("/ \\");
        await Task.Delay(50);
        Console.Write("\b\b\b");
        Console.Write("- |");
        await Task.Delay(50);
        Console.Write("\b\b\b");
        Console.Write("\\ /");
        await Task.Delay(50);
        Console.Write("\b\b\b");
    }
    Console.WriteLine();
}

上述程式代碼會在您的main方法內建立本機函式。該程式代碼仍然無法重複使用。因此，將該程式碼提取到一個類別中。建立名為 utilities.cs 的新檔案，並新增下列程序代碼：

namespace MyNamespace
{
    public static class Utilities
    {
        public static async Task ShowConsoleAnimation()
        {
            for (int i = 0; i < 20; i++)
            {
                Console.Write("| -");
                await Task.Delay(50);
                Console.Write("\b\b\b");
                Console.Write("/ \\");
                await Task.Delay(50);
                Console.Write("\b\b\b");
                Console.Write("- |");
                await Task.Delay(50);
                Console.Write("\b\b\b");
                Console.Write("\\ /");
                await Task.Delay(50);
                Console.Write("\b\b\b");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

在最上層語句之後，具有最上層語句的檔案也可以包含檔案結尾的命名空間和類型。但在本教學課程中，您會將動畫方法放在個別的檔案中，使其更容易重複使用。

最後，您可以使用 foreach 迴圈來遍歷在 animations 陣列中定義的動畫元素集，整理動畫程式碼以移除一些重複。
重構之後的完整 ShowConsoleAnimation 方法看起來應該類似下列程式代碼：

public static async Task ShowConsoleAnimation()
{
    string[] animations = ["| -", "/ \\", "- |", "\\ /"];
    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
        foreach (string s in animations)
        {
            Console.Write(s);
            await Task.Delay(50);
            Console.Write("\b\b\b");
        }
    }
    Console.WriteLine();
}

現在您已擁有完整的應用程式，並重構了可重複使用的元件以供日後使用。您可以從最上層語句呼叫新的公用程式方法，如主要程式的完成版本所示：

using MyNamespace;

Console.WriteLine();
foreach(var s in args)
{
    Console.Write(s);
    Console.Write(' ');
}
Console.WriteLine();

await Utilities.ShowConsoleAnimation();

string[] answers =
[
    "It is certain.",       "Reply hazy, try again.",     "Don’t count on it.",
    "It is decidedly so.",  "Ask again later.",           "My reply is no.",
    "Without a doubt.",     "Better not tell you now.",   "My sources say no.",
    "Yes – definitely.",    "Cannot predict now.",        "Outlook not so good.",
    "You may rely on it.",  "Concentrate and ask again.", "Very doubtful.",
    "As I see it, yes.",
    "Most likely.",
    "Outlook good.",
    "Yes.",
    "Signs point to yes.",
];

var index = new Random().Next(answers.Length - 1);
Console.WriteLine(answers[index]);

上述範例將呼叫新增至 Utilities.ShowConsoleAnimation，並新增另一個 using 指令。

總結

最上層語句可讓您更輕鬆地建立簡單的程式，以用來探索新的演算法。您可以嘗試不同的代碼段來實驗演算法。了解運作方式后，您可以重構程序代碼以更容易維護。

最上層語句會簡化以控制台應用程式為基礎的程式。這些應用程式包括 Azure 函式、GitHub 動作和其他小型公用程式。如需詳細資訊，請參閱最上層語句（C# 程式設計手冊）。

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