教學課程：在 Visual Studio 中建立簡單的 C# 主控台應用程式 (第 1/2 部分)

發行項
11/21/2023

在本教學課程中，您會使用 Visual Studio 建立並執行 C# 主控台應用程式，以及探索 Visual Studio 整合式開發環境 (IDE) 的一些功能。本教學課程是兩部分教學課程系列的第 1 部分。

在本教學課程中，您會完成下列工作：

建立 Visual Studio 專案。
建立 C# 主控台應用程式。
偵錯您的應用程式。
關閉您的應用程式。
檢查您的完整程式碼。

在第 2 部分中，您可以擴充此應用程式來新增更多專案、了解偵錯技巧，以及參考協力廠商套件。

必要條件

您必須已安裝 Visual Studio。

如果您尚未安裝 Visual Studio，請前往 Visual Studio 下載頁面免費進行安裝。

建立專案

首先，建立 C# 應用程式專案。專案類型隨附您需要的所有範本檔案。

開啟 Visual Studio，然後選取 [開始] 視窗中的 [建立新專案 ]。
在 [建立新專案] 視窗中，從語言清單中選擇 [C#]。接下來，從平台清單中選擇 [Windows]，然後從專案類型清單中選擇 [主控台]。

在套用語言、平台和專案類型篩選條件之後，選擇 [主控台應用程式] 範本，然後選取 [下一步]。

注意

如果您沒有看到 [主控台應用程式] 範本，請選取 [安裝更多工具與功能]。

在 Visual Studio 安裝程式中，選取 .NET Core 跨平台開發工作負載。

在 Visual Studio 安裝程式中選取 [修改]。系統可能會提示您儲存工作。選取 [ 繼續] 以安裝工作負載。

返回此「建立專案」程式中的步驟 2。
在 [設定您的新專案] 視窗的 [專案名稱] 方塊中鍵入或輸入 Calculator。然後選取下一步。
在 [其他資訊] 視窗中，確認 .NET Core 3.1 出現在 [目標 Framework] 欄位中。然後，選取 [建立]。

Visual Studio 會隨即開啟您的新專案，其中包含預設 "Hello World" 程式碼。若要在編輯器中進行檢視，請在 [方案總管] 視窗中選取程式碼檔案 Program.cs，此視窗通常是在 Visual Studio 右側。

預設「Hello World」程式碼會呼叫 WriteLine 方法，在主控台視窗中顯示常值字串「Hello World!」。若按 F5，您可以在偵錯模式中執行預設程式。在應用程式於偵錯工具中執行之後，主控台視窗會保持開啟狀態。按任意鍵以關閉主控台視窗。

開啟 Visual Studio，然後選取 [開始] 視窗中的 [建立新專案 ]。
在 [建立新專案] 視窗中，選取 [所有語言]，然後從下拉式清單中選擇 [C#]。從 [所有平台] 清單中選擇 [Windows]，然後從 [所有專案類型] 清單中選擇 [主控台]。

在套用語言、平台和專案類型篩選條件之後，選擇 [主控台應用程式] 範本，然後選取 [下一步]。

注意

如果您沒有看到 [主控台應用程式] 範本，請選取 [安裝更多工具與功能]。

在 Visual Studio 安裝程式中，選取 .NET 桌面開發工作負載。

在 Visual Studio 安裝程式中選取 [修改]。系統可能會提示您儲存工作。選取 [ 繼續] 以安裝工作負載。

返回此「建立專案」程式中的步驟 2。
在 [設定您的新專案] 視窗中，於 [專案名稱] 方塊中輸入 Calculator，然後選取 [下一步]。
在 [其他資訊] 視窗中，選取 [目標 Framework] 字段的 .NET 8.0。然後，選取 [建立]。

單一程式碼陳述式會呼叫 WriteLine 方法，在主控台視窗中顯示常值字串「Hello World!」。若按 F5，您可以在偵錯模式中執行預設程式。在應用程式於偵錯工具中執行之後，主控台視窗會保持開啟狀態。按任意鍵以關閉主控台視窗。

注意

從 .NET 6 開始，使用主控台範本的新專案會產生與舊版不同的程式碼。若要深入了解，請參閱新的 C# 範本會產生最上層陳述式頁面。

建立應用程式

在本節中，您會完成下列工作：

探索一些以 C# 撰寫的基本整數運算。
新增程式碼來建立基本計算機應用程式。
偵錯應用程式以找出錯誤並將其修正。
精簡程式碼，使其更有效率。

探索整數運算

開始使用一些以 C# 撰寫的基本整數運算。

在程式碼編輯器中，刪除預設 "Hello World" 程式碼。

具體來說，刪除 Console.WriteLine("Hello World!"); 一行。
在其位置中，輸入下列程式代碼：
```
    int a = 42;
    int b = 119;
    int c = a + b;
    Console.WriteLine(c);
    Console.ReadKey();
```
請注意，當您輸入程式代碼時，Visual Studio 中的 IntelliSense 功能會提供自動完成項目的選項。

$Animation of integer math code that shows the IntelliSense autocomplete feature in the Visual Studio IDE.$
選取 [計算機] 旁的綠色 [開始] 按鈕，以建置並執行程式，或按 F5。

主控台視窗會隨即開啟並顯示 42 + 119 的總和，也就是 161。

$Screenshot that shows a console window with the results of integer math.$
(選擇性)，您可以變更運算子來變更結果。例如，您可以將 int c = a + b;程式碼行中的 + 運算子變更為 - 進行相減、變更為 * 進行相乘，或變更為 / 進行相除。在您執行程式時，結果也會變更。
關閉主控台視窗。

在 [方案總管] 的右窗格中，選取 [Program.cs] 以在程式碼編輯器中顯示檔案
在程式碼編輯器中，取代顯示 Console.WriteLine("Hello World!"); 的預設「Hello World」程式碼。

將此行取代為下列程式碼：
```
    int a = 42;
    int b = 119;
    int c = a + b;
    Console.WriteLine(c);
    Console.ReadKey();
```
如果您輸入程序代碼，Visual Studio IntelliSense 功能會提供自動完成項目的選項。

$Animation of integer math code that shows the IntelliSense autocomplete feature in the Visual Studio IDE.$
若要建置並執行您的應用程式，請按 F5，或選取頂端工具列中 [計算機] 名稱旁邊的綠色箭號。

主控台視窗即會開啟，其中顯示 42 + 119 的總和，也就是 161。

$Screenshot of a Console window showing the results of integer math.$
關閉主控台視窗。
您可以選擇性地變更運算子來變更結果。例如，您可以將 int c = a + b;程式碼行中的 + 運算子變更為 - 進行相減、變更為 * 進行相乘，或變更為 / 進行相除。當您執行應用程式時，結果會相應地變更。

新增程式碼來建立計算機

繼續將一組更複雜的計算機程式碼新增至您的專案。

在程式碼編輯器中，將 Program.cs 中的所有程式碼取代為下列新程式碼：

    using System;

    namespace Calculator
    {
        class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                // Declare variables and then initialize to zero.
                int num1 = 0; int num2 = 0;

                // Display title as the C# console calculator app.
                Console.WriteLine("Console Calculator in C#\r");
                Console.WriteLine("------------------------\n");

                // Ask the user to type the first number.
                Console.WriteLine("Type a number, and then press Enter");
                num1 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

                // Ask the user to type the second number.
                Console.WriteLine("Type another number, and then press Enter");
                num2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

                // Ask the user to choose an option.
                Console.WriteLine("Choose an option from the following list:");
                Console.WriteLine("\ta - Add");
                Console.WriteLine("\ts - Subtract");
                Console.WriteLine("\tm - Multiply");
                Console.WriteLine("\td - Divide");
                Console.Write("Your option? ");

                // Use a switch statement to do the math.
                switch (Console.ReadLine())
                {
                    case "a":
                        Console.WriteLine($"Your result: {num1} + {num2} = " + (num1 + num2));
                        break;
                    case "s":
                        Console.WriteLine($"Your result: {num1} - {num2} = " + (num1 - num2));
                        break;
                    case "m":
                        Console.WriteLine($"Your result: {num1} * {num2} = " + (num1 * num2));
                        break;
                    case "d":
                        Console.WriteLine($"Your result: {num1} / {num2} = " + (num1 / num2));
                        break;
                }
                // Wait for the user to respond before closing.
                Console.Write("Press any key to close the Calculator console app...");
                Console.ReadKey();
            }
        }
    }

選取 [計算機] 按鈕或按 F5 來執行您的應用程式。

主控台視窗隨即開啟。
在主控台視窗中，遵循提示將數字 42 和 119 相加。

您的應用程式看起來應該類似下列螢幕擷取畫面：

在程式碼編輯器中，將 Program.cs 中的所有程式碼取代為下列新程式碼：

    // Declare variables and then initialize to zero.
    int num1 = 0; int num2 = 0;

    // Display title as the C# console calculator app.
    Console.WriteLine("Console Calculator in C#\r");
    Console.WriteLine("------------------------\n");

    // Ask the user to type the first number.
    Console.WriteLine("Type a number, and then press Enter");
    num1 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

    // Ask the user to type the second number.
    Console.WriteLine("Type another number, and then press Enter");
    num2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

    // Ask the user to choose an option.
    Console.WriteLine("Choose an option from the following list:");
    Console.WriteLine("\ta - Add");
    Console.WriteLine("\ts - Subtract");
    Console.WriteLine("\tm - Multiply");
    Console.WriteLine("\td - Divide");
    Console.Write("Your option? ");

    // Use a switch statement to do the math.
    switch (Console.ReadLine())
    {
        case "a":
            Console.WriteLine($"Your result: {num1} + {num2} = " + (num1 + num2));
            break;
        case "s":
            Console.WriteLine($"Your result: {num1} - {num2} = " + (num1 - num2));
            break;
        case "m":
            Console.WriteLine($"Your result: {num1} * {num2} = " + (num1 * num2));
            break;
        case "d":
            Console.WriteLine($"Your result: {num1} / {num2} = " + (num1 / num2));
            break;
    }
    // Wait for the user to respond before closing.
    Console.Write("Press any key to close the Calculator console app...");
    Console.ReadKey();

選取 [計算機] 按鈕或按 F5 來執行您的應用程式。

主控台視窗隨即開啟。
在主控台視窗中，遵循提示將數字 42 和 119 相加。

您的應用程式看起來應該類似下列螢幕擷取畫面：

新增小數功能

現在，調校程式碼以新增更多功能。

目前計算機應用程式只接受並傳回整數。例如，如果您執行應用程式，並將數字 42 除以數位 119，您的結果為零，這不是正確的。

Screenshot of a Console window that shows the Calculator app returning an inexact whole number as a result.

若要修正程式碼，藉由處理小數來改善精確度：

從 Visual Studio 編輯器中的 Program.cs，按 Ctrl+H 以開啟 [尋找和取代] 控制項。
在控制項中輸入 int，然後在 [取代] 欄位中輸入 float。
選取控制項中代表 [大小寫須相符] 和 [全字拼寫須相符] 的圖示，或按 Alt+C 和 Alt+W。
選取 [全部取代] 圖示，或按 Alt+A 執行搜尋並取代。
再次執行您的計算機應用程式，將數字 42 除以數字 119。

應用程式現在會傳回小數，而不是零。

現在應用程式可以產生小數結果。進一步調校程式碼，讓應用程式也可以計算小數。
使用 [尋找和取代] 控制項，將 float 變數的每個執行個體變更為 double，以及將 Convert.ToInt32 方法的每個執行個體變更為 Convert.ToDouble。
執行您的計算機應用程式，並將數字 42.5 除以數字 119.75。

應用程式現在接受小數值，並會傳回較長的小數數字作為其結果。

在 [修訂程式碼] 區段中，您可以減少結果中的小數位數。

偵錯應用程式

您改善了基本的計算機應用程式，但您的應用程式尚未處理例外狀況，例如使用者輸入錯誤。例如，如果用戶嘗試除以零或輸入非預期的字元，應用程式可能會停止運作、傳回錯誤或傳回非數值非數值結果。

讓我們逐步解說一些常見的使用者輸入錯誤，在偵錯工具中將其找出 (如果這些錯誤出現在那裡)，並在程式碼中修正。

提示

如需偵錯工具及其運作方式的詳細資訊，請參閱 Visual Studio 偵錯工具初探。

修正「除以零」錯誤

如果您嘗試將數字除以零，主控台應用程式可能會凍結，然後向您顯示程式碼編輯器中出了什麼問題。

Screenshot of the Visual Studio code editor showing a line highlighted in yellow and an Exception Unhandled error for 'Attempted to divide by zero'.

注意

有時候應用程式不會凍結，而且偵錯工具不會顯示被零除錯誤。相反地，應用程式可能會傳回非預期的非數值結果，例如無窮大符號。下列程式碼修正仍然適用。

讓我們變更程式碼來處理此錯誤。在 Program.cs 中，將 case "d": 的程式碼取代為下列程式碼：

            // Ask the user to enter a non-zero divisor until they do so.
                while (num2 == 0)
                {
                    Console.WriteLine("Enter a non-zero divisor: ");
                    num2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
                }
                Console.WriteLine($"Your result: {num1} / {num2} = " + (num1 / num2));
                break;
        }

在您取代程式碼之後，具有 switch 陳述式的區段應該看起來類似下列螢幕擷取畫面：

Screenshot showing the revised switch section in the Visual Studio code editor.

現在，當您將任何數字除以零時，應用程式會要求另一個數字，並持續要求，直到您提供非零的數字為止。

Screenshot of a Console window with a repeated prompt to provide a nonzero number.

修正「格式」錯誤

如果您在應用程式預期數字字元時輸入字母字元，應用程式會凍結。 Visual Studio 會向您顯示程式碼編輯器中出了什麼問題。

Screenshot showing an unhandled format error in the Visual Studio code editor.

若要防止此例外狀況，您可以重構先前輸入的程式碼。

修改程式碼

您可以將應用程式分為兩個類別：Calculator 和 Program，而不是依賴 program 類別來處理所有程式碼。

Calculator 類別會處理大量計算工作，而 Program 類別會處理使用者介面和錯誤處理工作。

這就開始吧。

在 Program.cs 中，刪除所有項目並新增下列新的 Calculator 類別：

class Calculator
{
    public static double DoOperation(double num1, double num2, string op)
    {
        double result = double.NaN; // Default value is "not-a-number" if an operation, such as division, could result in an error.

        // Use a switch statement to do the math.
        switch (op)
        {
            case "a":
                result = num1 + num2;
                break;
            case "s":
                result = num1 - num2;
                break;
            case "m":
                result = num1 * num2;
                break;
            case "d":
                // Ask the user to enter a non-zero divisor.
                if (num2 != 0)
                {
                    result = num1 / num2;
                }
                break;
            // Return text for an incorrect option entry.
            default:
                break;
        }
        return result;
    }
}

也會新增 Program 類別，如下所示：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        bool endApp = false;
        // Display title as the C# console calculator app.
        Console.WriteLine("Console Calculator in C#\r");
        Console.WriteLine("------------------------\n");

        while (!endApp)
        {
            // Declare variables and set to empty.
            string numInput1 = "";
            string numInput2 = "";
            double result = 0;

            // Ask the user to type the first number.
            Console.Write("Type a number, and then press Enter: ");
            numInput1 = Console.ReadLine();

            double cleanNum1 = 0;
            while (!double.TryParse(numInput1, out cleanNum1))
            {
                Console.Write("This is not valid input. Please enter an integer value: ");
                numInput1 = Console.ReadLine();
            }

            // Ask the user to type the second number.
            Console.Write("Type another number, and then press Enter: ");
            numInput2 = Console.ReadLine();

            double cleanNum2 = 0;
            while (!double.TryParse(numInput2, out cleanNum2))
            {
                Console.Write("This is not valid input. Please enter an integer value: ");
                numInput2 = Console.ReadLine();
            }

            // Ask the user to choose an operator.
            Console.WriteLine("Choose an operator from the following list:");
            Console.WriteLine("\ta - Add");
            Console.WriteLine("\ts - Subtract");
            Console.WriteLine("\tm - Multiply");
            Console.WriteLine("\td - Divide");
            Console.Write("Your option? ");

            string op = Console.ReadLine();

            try
            {
                result = Calculator.DoOperation(cleanNum1, cleanNum2, op);
                if (double.IsNaN(result))
                {
                    Console.WriteLine("This operation will result in a mathematical error.\n");
                }
                else Console.WriteLine("Your result: {0:0.##}\n", result);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine("Oh no! An exception occurred trying to do the math.\n - Details: " + e.Message);
            }

            Console.WriteLine("------------------------\n");

            // Wait for the user to respond before closing.
            Console.Write("Press 'n' and Enter to close the app, or press any other key and Enter to continue: ");
            if (Console.ReadLine() == "n") endApp = true;

            Console.WriteLine("\n"); // Friendly linespacing.
        }
        return;
    }
}

選取 [計算機] 按鈕或按 F5 來執行您的應用程式。
遵循提示，將數字 42 除以數字 119。您的結果看起來應該類似於下列螢幕擷取畫面：

您現在可以執行更多計算，直到您選擇關閉主控台應用程式為止。結果中的小數位數也較少。如果您輸入不正確的字元，您會收到適當的錯誤回應。

關閉應用程式

如果您尚未這樣做，請關閉計算機應用程式。
關閉 Visual Studio 中的 [輸出] 窗格。
在 Visual Studio 中，按 Ctrl+S 來儲存您的應用程式。

新增 Git 原始程式碼控制

既然您已建立應用程式，您可能就想要將其新增至 Git 存放庫。 Visual Studio 會透過您可以直接從 IDE 使用的 Git 工具，讓該流程變得容易。

提示

Git 是最廣泛使用的新式版本控制系統，因此無論您是專業開發人員，還是您正在學習如何撰寫程式碼，Git 都非常有用。如果您不熟悉 Git，https://git-scm.com/ 網站是很好的起點。在那裡，您可以在找到速查表、熱門的線上書籍和 Git 基本概念影片。

若要將程式碼與 Git 建立關聯，請先建立程式碼所在的新 Git 存放庫：

在 Visual Studio 右下角的狀態列中，選取 [新增至原始程式碼控制]，然後選取 [Git]。
在 [建立 Git 存放庫] 對話方塊中，登入 GitHub。

存放庫名稱會根據您的資料夾位置自動填入。您的新存放庫預設是私人的，這表示您是唯一可以存取此存放庫的人員。

提示

無論您的存放庫是公用還是私人，最好有程式碼的遠端備份安全地儲存在 GitHub 上。即使您未與小組合作，遠端存放庫仍可讓您從任何電腦使用您的程式碼。
選取 [建立並推送]。

在建立您的存放庫之後，您會在狀態列中看到狀態詳細資料。

第一個具有箭號的圖示會顯示您的最新分支中有多少個傳出/傳入認可。您可以使用此圖示來提取任何傳入認可或推送任何傳出認可。您也可以選擇先檢視這些認可。若要這樣做，請選取圖示，然後選取 [檢視傳出/傳入]。

具有鉛筆的第二個圖示會顯示程式碼未認可的變更數目。您可以選取此圖示，在 [Git 變更] 視窗中檢視這些變更。

若要深入了解如何搭配您的應用程式使用 Git，請參閱 Visual Studio 版本控制文件。

檢閱：程式碼完成

在本教學課程中，您已對計算機應用程式進行許多變更。應用程式現在會更有效率處理運算資源，並處理大部分的使用者輸入錯誤。

以下是完整程式碼總整理：


class Calculator
{
    public static double DoOperation(double num1, double num2, string op)
    {
        double result = double.NaN; // Default value is "not-a-number" which we use if an operation, such as division, could result in an error.

        // Use a switch statement to do the math.
        switch (op)
        {
            case "a":
                result = num1 + num2;
                break;
            case "s":
                result = num1 - num2;
                break;
            case "m":
                result = num1 * num2;
                break;
            case "d":
                // Ask the user to enter a non-zero divisor.
                if (num2 != 0)
                {
                    result = num1 / num2;
                }
                break;
            // Return text for an incorrect option entry.
            default:
                break;
        }
        return result;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        bool endApp = false;
        // Display title as the C# console calculator app.
        Console.WriteLine("Console Calculator in C#\r");
        Console.WriteLine("------------------------\n");

        while (!endApp)
        {
            // Declare variables and set to empty.
            string numInput1 = "";
            string numInput2 = "";
            double result = 0;

            // Ask the user to type the first number.
            Console.Write("Type a number, and then press Enter: ");
            numInput1 = Console.ReadLine();

            double cleanNum1 = 0;
            while (!double.TryParse(numInput1, out cleanNum1))
            {
                Console.Write("This is not valid input. Please enter an integer value: ");
                numInput1 = Console.ReadLine();
            }

            // Ask the user to type the second number.
            Console.Write("Type another number, and then press Enter: ");
            numInput2 = Console.ReadLine();

            double cleanNum2 = 0;
            while (!double.TryParse(numInput2, out cleanNum2))
            {
                Console.Write("This is not valid input. Please enter an integer value: ");
                numInput2 = Console.ReadLine();
            }

            // Ask the user to choose an operator.
            Console.WriteLine("Choose an operator from the following list:");
            Console.WriteLine("\ta - Add");
            Console.WriteLine("\ts - Subtract");
            Console.WriteLine("\tm - Multiply");
            Console.WriteLine("\td - Divide");
            Console.Write("Your option? ");

            string op = Console.ReadLine();

            try
            {
                result = Calculator.DoOperation(cleanNum1, cleanNum2, op);
                if (double.IsNaN(result))
                {
                    Console.WriteLine("This operation will result in a mathematical error.\n");
                }
                else Console.WriteLine("Your result: {0:0.##}\n", result);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine("Oh no! An exception occurred trying to do the math.\n - Details: " + e.Message);
            }

            Console.WriteLine("------------------------\n");

            // Wait for the user to respond before closing.
            Console.Write("Press 'n' and Enter to close the app, or press any other key and Enter to continue: ");
            if (Console.ReadLine() == "n") endApp = true;

            Console.WriteLine("\n"); // Friendly linespacing.
        }
        return;
    }
}

下一步

繼續進行本教學課程的第二個部分：

教學課程第 2 部分：擴充和偵錯您的 C# 主控台應用程式