C 샤프

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1. 개요

C#은 마이크로소프트가 개발한 객체 지향 프로그래밍 언어이다. .NET 프레임워크를 기반으로 하며, 자바와 유사한 문법을 가지고 있다. 1999년 아네르스 하일스베르가 이끄는 팀에 의해 Cool이라는 이름으로 개발되었으며, 2000년 C#으로 명칭이 변경되었다. C#은 ISO/IEC 표준으로 채택되었으며, 다양한 개발 도구와 컴파일러를 지원한다. 주요 특징으로는 포인터 사용, 메모리 관리, 예외 처리, 네임스페이스, 프로퍼티, 제네릭, LINQ, 비동기 프로그래밍 등을 제공하며, C++에 비해 단순화되고 형 안전성이 강화되었다. C#은 마이크로소프트 비주얼 C#, Mono, Roslyn 등의 컴파일러를 통해 사용 가능하며, 윈도우, 리눅스, macOS 등 다양한 플랫폼에서 활용된다.

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C 샤프 - [IT 관련 정보]에 관한 문서
일반 정보
C# 로고
종류	프로그래밍 언어
패러다임	다중 패러다임 프로그래밍 언어: 구조적 프로그래밍 명령형 프로그래밍 객체 지향 프로그래밍 사건 기반 프로그래밍 태스크 구동 함수형 프로그래밍 제네릭 프로그래밍 반사 프로그래밍 병행 컴퓨팅
계열	C
발표 연도	2000년
설계자	안데르스 하일스베르그 (마이크로소프트)
개발자	매즈 토거슨 (마이크로소프트)
최신 버전	13.0
최신 릴리스 날짜	2024년 11월 12일
최신 미리보기 버전	13.0
최신 미리보기 날짜	2024년 10월 15일
타이핑	정적 동적 강한 안전 명목적 부분적으로 추론됨
메모리 관리	자동 메모리 관리
구현체	Visual C# .NET Mono 유니버설 윈도우 플랫폼 단종: .NET Framework DotGNU
방언	Cω Polyphonic C# Enhanced C#(http://ecsharp.net)
영향을 준 언어	C++ Cω Eiffel F# Haskell Scala Icon J# J++ Java ML Modula-3 Object Pascal VB
영향을 받은 언어	Chapel Clojure Crystal D J# Dart F# Hack Java Kotlin Nemerle Oxygene Rust Swift Vala TypeScript
플랫폼	공통 언어 인프라
라이선스	Roslyn 컴파일러: MIT/X11 .NET Core CLR: MIT/X11 Mono 컴파일러: 이중 GPLv3 및 MIT/X11 DotGNU: 이중 GPL 및 LGPL
파일 확장자	.cs, .csx
웹사이트	C# 공식 웹사이트

2. 역사

닷넷 프레임워크 개발 당시 클래스 라이브러리는 SMC(Simple Managed C)라는 관리 코드를 사용했다.^[194] 1999년 1월, 아네르스 하일스베르가 이끄는 팀이 Cool(C-like Object Oriented Language)이라는 새로운 언어를 개발했다. 마이크로소프트는 언어의 최종 이름을 Cool로 유지하려 했으나, 상표 문제로 인해 C#으로 결정되었다. 2000년 7월 PDC에서 닷넷 프로젝트가 발표될 때 클래스 라이브러리와 ASP.NET 런타임은 C#으로 옮겨갔다.^[15]^[16]^[17] Turbo Pascal과 Delphi를 개발한 안데르스 하일스베르는 C#의 수석 설계자이자 마이크로소프트의 수석 아키텍트였다.

C#은 SC 22 ISO/IEC JTC 1 하위 위원회에 ISO/IEC 23270:2003으로 제출되었으나 철회 후 ISO/IEC 23270:2006으로 등록되었다.^[27]^[28] 23270:2006은 23270:2018에서 철회되었으며 이 버전으로 승인되었다.^[29]

1994년에 Java를 만든 James Gosling과 Java의 창시자인 Sun Microsystems의 공동 창업자인 Bill Joy는 C#을 Java의 "모방"이라고 불렀다. Gosling은 더 나아가 "[C#은] 신뢰성, 생산성, 보안이 제거된 Java와 같은 것"이라고 말했다.^[19]^[20]

2005년 11월 C# 2.0 출시 이후, C#과 Java는 점점 더 다른 궤도를 그리며 진화하여 두 개의 매우 다른 언어가 되었다. 가장 큰 차이점 중 하나는 두 언어 모두에 제네릭이 추가되면서 구현이 크게 달라진 것이다. C#은 구체화를 사용하여 다른 클래스와 마찬가지로 사용할 수 있는 "일급" 제네릭 객체를 제공하며, 코드 생성은 클래스 로드 시점에 수행된다.^[22] 또한 C#은 람다 표현식, extension methods, anonymous types의 지원 프레임워크와 함께 C# 3.0으로 출시된 LINQ 확장을 포함하여, 함수형 스타일 프로그래밍을 수용하기 위해 몇 가지 주요 기능을 추가했다.^[23]

C#은 원래 Anders Hejlsberg의 이름을 따서 명명된 Andy라는 mascot을 가지고 있었다. 이 마스코트는 2004년 1월 29일에 은퇴했다.^[25]

C#은 공통 언어 기반 (공통 언어 런타임 등)이 해석하는 공통 중간 언어로 컴파일되어 실행된다. 또한 멀티 패러다임을 지원하는 범용 고수준 프로그래밍 언어이다.

공통 언어 기반 (CLI)과 같은 주변 기술을 포함하여, 마이크로소프트 프레임워크인 '''「.NET」'''의 일부이다. .NET 구상에서 중심적인 개발 언어이며, XML 웹 서비스나 ASP.NET의 기술에도 사용된다.

마이크로소프트의 통합 개발 환경(Microsoft Visual Studio)에서는 Microsoft Visual C#이 C#에 대응한다. 또한 Visual Studio Code에 전용 C#용 확장(C# DevKit)을 도입함으로써 크로스 플랫폼에서 개발하는 것이 가능하다.^[117]

공통 언어 사양의 CLS에 의해, 다른 CLS 준수 언어(F#나 Visual Basic .NET나 Visual C++ (C++/CLI) 등)와 상호 연동할 수 있다.

ECMA-334 3판/4판/5판에 따르면, '''C#'''은 "'''C Sharp'''"(씨 샤프)로 발음하며, '''LATIN CAPITAL LETTER C (U+0043)''' 다음에 '''NUMBER SIGN # (U+0023)'''를 쓴다.^[187]
"#" 접미사는 J#, A#, F#를 포함한 다른 .NET 언어와 Gtk#, Cocoa# 등의 라이브러리에도 사용된다. 그 외에도, SharpDevelop 등 "Sharp"을 관하는 관련 소프트웨어도 존재한다.
C#이라는 명칭은 "C 언어를 개량한 것"을 의미한다는 설이 있다.
안데르스 헤일스베르는, "C#"이 "C++++"(즉, "C++을 더 발전시킨 것")처럼 보이는 것에서 유래했다고 말했다.^[189]^[190]

2. 1. 개발 배경

닷넷 프레임워크 개발 당시 클래스 라이브러리는 SMC(Simple Managed C)라는 관리 코드(managed code)를 사용했었다.^[194]

1999년 1월, 아네르스 하일스베르가 이끄는 팀이 새로운 언어인 Cool(C-like Object Oriented Language)을 개발했다. 마이크로소프트는 언어의 최종 이름을 Cool로 유지하는 것을 고려했으나, 상표 문제로 인해 그렇게 하지 않았다. 2000년 7월 PDC에서 닷넷 프로젝트가 발표될 때 즈음 Cool의 이름은 C#으로 정해졌고 클래스 라이브러리와 ASP.NET 런타임은 C#으로 옮겨갔다.^[15]^[16]^[17]

C# 개발에는 Turbo Pascal과 Delphi를 개발한 안데르스 헤일스베르를 필두로 다수의 Delphi 개발진이 참여했다.

2. 2. 안데르스 헤일스베르

안데르스 헤일스베르는 C#의 수석 설계자이자 마이크로소프트의 수석 아키텍트이다. 그는 이전에 Turbo Pascal, Embarcadero Delphi(구 CodeGear Delphi, Inprise Delphi 및 Borland Delphi), Visual J++의 설계에 참여했다.^[18] 그는 인터뷰와 기술 논문에서 대부분의 주요 프로그래밍 언어(예: C++, Java, Delphi, Smalltalk)의 결함^[18]이 CLR(공통 언어 런타임)의 기본 원리를 이끌었고, 이는 다시 C# 언어의 설계를 이끌었다고 말했다.

2000년 7월, 헤일스베르는 C#이 "Java 클론이 아니"며 설계에서 "C++에 훨씬 더 가깝다"고 말했다.^[21]

3. 언어 특징

C#은 마이크로소프트 닷넷 플랫폼을 기반으로 동작하는 프로그래밍 언어이다. 자바와 문법적으로 유사하며, 닷넷 플랫폼 기술도 자바의 영향을 많이 받았다. 하지만 C#은 플랫폼 간 상호 운용성을 위해 '불안전 코드(unsafe code)'^[193]와 같은 기술을 사용한다. C#의 기본 자료형은 닷넷 객체 모델을 따르며, 쓰레기 수집 기능을 제공하고, 객체 지향 언어의 요소(클래스, 인터페이스, 위임, 예외 등)를 모두 포함한다.

C#이라는 이름은 올림표에서 유래했다. C++에서 '++'가 변수 값을 1 증가시키는 것처럼, 올림표는 반음 올림을 의미하며 C++을 한 번 더 발전시켰다는 의미를 담고 있다. 기본 글꼴이나 브라우저의 기술적 한계로 인해 문서에서는 올림표 대신 해시 기호를 사용하지만, 마이크로소프트는 광고 등에서 올림표를 사용한다.^[195]

C#은 C 언어, C++, 자바와 구별되는 특징을 가지며, Turbo Pascal, Delphi를 개발한 안데르스 헤일스베르가 개발에 참여했다. C 계열 언어의 구문, Delphi의 요소, async/await 구문, TypeScript의 제네릭스 등 타 언어의 영향도 받았다.

C#은 공통 언어 기반(공통 언어 런타임 등)이 해석하는 공통 중간 언어로 컴파일되어 실행된다. 정적 형식 지정, 타입 세이프, 스코프, 명령형, 선언형, 함수형, 범용형, 객체 지향(클래스 기반), 컴포넌트 지향 프로그래밍 등 멀티 패러다임을 지원한다. 자동 박싱, 델리게이트, 프로퍼티, 인덱서, 사용자 지정 특성, 포인터 연산 조작, 구조체 (값 형식 객체), 다차원 배열, 가변 길이 인수, async/await 구문, null 안전 등의 기능을 제공한다. Java와 마찬가지로 대규모 라이브러리, 프로세서 아키텍처에 의존하지 않는 실행 형태, 가비지 컬렉션, JIT 컴파일에 의한 실행 속도 향상, AOT 컴파일러에 의한 고속 실행 등이 가능하다.

공통 언어 기반(CLI)은 마이크로소프트 .NET 프레임워크의 일부이다. C#은 .NET 구상의 중심 개발 언어이며, XML(Extensible Markup Language) 웹 서비스나 ASP.NET 기술에도 사용된다. 다른 .NET 계열 언어로도 기술할 수 있지만, .NET API는 C#에서의 이용을 최우선으로 고려하며, 다른 .NET 계열 언어에서는 이용할 수 없거나, 향후 이용할 수 없게 될 기능이 존재한다.

Microsoft Visual Studio(통합 개발 환경)의 Microsoft Visual C# 또는 Visual Studio Code의 C# 확장(C# DevKit)을 통해 C# 개발이 가능하다.^[117]

공통 언어 사양의 CLS에 의해, 다른 CLS 준수 언어와 상호 연동할 수 있다. C#은 CLI 기능을 가장 잘 반영하는 언어이며, C#의 내장형 대부분은 CLI 프레임워크에 구현된 값 형식과 대응된다.

C# 언어 사양은 컴파일러의 코드 생성에 대해 언급하지 않지만, 현재 모든 C# 컴파일러는 CLI를 대상으로 한다. .NET 7.0 이후 '''"Native AOT"'''를 통해 환경 의존적인 바이너리 출력이 가능하지만, 이 역시 CLI와 런타임을 사전에 변환하는 방식이다.^[151] IL2CPP^[152]와 "Burst"^[153]는 CIL을 C++ 코드 또는 LLVM 컴파일러로 네이티브 바이너리로 컴파일하는 특수한 예이다.

C#은 C/C++에 비해 다양한 제한 및 개선 사항이 추가되었고, Java의 제한 및 개선 사항을 채택하거나, C#의 개선 사항이 Java에 유사하게 채택되기도 했다.

외부 블록 변수와 동일한 이름의 변수를 내부 블록에서 다시 선언(섀도잉)할 수 없다.
부울형 `bool`이 존재하며, `while`문이나 `if`문에는 `bool`형 식을 사용해야 한다.
`switch` 문에 정수형 외에 문자열형 `string`을 사용할 수 있고, `case` 레이블에 문자열 리터럴(문자열 상수)을 사용할 수 있다.
C# 7.0 이후 `case` 레이블에 복잡한 패턴 매칭이 가능하다.^[157]
내장형 크기 및 내부 표현은 플랫폼에 의존하지 않는다. 부동 소수점 수는 IEEE 754를 준수하고,^[158] 문자 및 문자열은 UTF-16 인코딩을 채택한다.^[159]
C# 9.0 이후 CPU에 따라 크기가 다른 정수형 `nint/nuint`가 추가되었다.^[160]
C# 11.0 이후 UTF-8로 처리하는 "UTF-8 문자열 리터럴"이 추가되었다.^[161]
전역 변수나 전역 메서드는 존재하지 않으며, 모든 필드와 메서드는 클래스 또는 구조체의 일부로 선언되어야 한다.
클래스(`class`)는 참조 형식, 구조체(`struct`) 및 열거형(`enum`)은 값 형식이다. 구조체는 가볍고 C/C++ 상호 운용성이 뛰어나지만 파생 형식을 정의할 수 없다.
클래스 및 구조체는 여러 인터페이스를 구현할 수 있지만, 다중 상속은 지원되지 않는다.
C#은 C++에 비해 형식 안전성이 높고, 기본 암시적 변환은 안전한 변환으로만 제한된다.
C#은 "Null 안전"하며, Null 허용 형식, Null 허용 참조 형식을 가지며, Null 병합 연산자 등의 구문·연산자를 가진다.
열거형의 멤버는 열거형의 스코프 안에 배치되며, 열거형의 상수 이름을 얻을 수 있다.

3. 1. 설계 목표

C#은 다음과 같은 설계 목표를 가지고 있다.^[13]

단순하고 현대적이며, 범용적인 객체 지향 프로그래밍 언어이다.
강력한 형식 검사, 배열 범위 검사, 초기화되지 않은 변수 사용 시도 감지, 자동 가비지 수집과 같은 소프트웨어 공학 원칙을 지원하여 소프트웨어의 견고성, 내구성 및 프로그래머 생산성을 높인다.
분산 환경에서 배포하기에 적합한 소프트웨어 구성 요소 개발에 사용하도록 설계되었다.
C와 C++에 익숙한 프로그래머에게 이식성을 제공한다.
국제화를 지원한다.
정교한 운영 체제를 사용하는 대규모 애플리케이션부터 소규모 임베디드 시스템까지 다양한 환경을 지원한다.
C# 애플리케이션은 메모리 및 처리 능력 요구 사항 면에서 경제적이어야 하지만, C나 어셈블리 언어만큼의 성능 및 크기를 목표로 하지는 않는다.^[14]

3. 2. 문법

C#의 기본 문법은 C, C++, 자바 등 C 스타일 언어와 유사하다.

세미콜론으로 선언문의 끝을 나타낸다.
중괄호로 선언문을 묶는다. 보통 선언문은 메소드(함수)로, 메소드는 클래스로, 클래스는 네임스페이스로 묶인다.
변수에 등호를 사용해서 값을 대입하고, 두 개의 등호("==")를 사용해 비교한다.
대괄호는 배열의 선언 및 인덱스 접근 모두에 사용된다.^[115]

```csharp

string logMsg = """

원인 불명의 오류가 발생했습니다.

자세한 내용은 로그 파일 "C:\Logs\exception.log"를 확인하십시오.

""";

```

이스케이프 문자를 나타내는 이스케이프 시퀀스로 `\e`가 추가되었다.

3. 3. 주요 기능

C#은 설계상 기본적인 공용 언어 인프라(CLI)를 가장 직접적으로 반영하는 프로그래밍 언어이다. 대부분의 고유 형식은 CLI 프레임워크에서 구현된 값 형식에 해당한다.

C#은 `var` 키워드를 사용한 강력하고 암시적으로 형식화된 변수 선언과 컬렉션 이니셜라이저가 뒤따르는 `new[]` 키워드를 사용한 암시적으로 형식화된 배열을 지원한다.

형식 시스템은 기본 제공 숫자 형식 및 사용자 정의 구조체와 같은 값 형식과 배열, 클래스 인스턴스 및 문자열을 포함하는 참조 형식으로 나뉜다. 값 형식은 매개변수로 사용될 때 자동으로 복사본으로 전달되며, 참조 형식은 해당 객체에 대한 포인터만 전달한다. 문자열은 등가 연산자의 특별한 처리로 인해 모든 실질적인 목적에 대해 값처럼 동작하며, switch 문 레이블로 사용할 수도 있다. 필요한 경우 값 형식은 자동으로 boxing된다.^[65]

C#은 엄격한 부울 데이터 형식 `bool`을 지원한다. `while` 및 `if`와 같이 조건을 사용하는 문은 `true` 연산자를 구현하는 형식의 표현식을 필요로 한다. C#은 프로그래머가 정확히 `bool`을 반환하는 표현식을 사용하도록 강제하여 `if (a = b)`(등가 `==` 대신 할당 `=` 사용)과 같은 특정 유형의 프로그래밍 실수를 방지한다.

C#은 C++보다 더 형식 안전하다. 기본적으로 허용되는 유일한 암시적 변환은 정수 확대를 포함하여 안전하다고 간주되는 변환이다. 부울과 정수 사이, 열거형 멤버와 정수 사이에는 암시적 변환이 발생하지 않는다(리터럴 0은 모든 열거형 형식으로 암시적으로 변환될 수 있다는 점은 예외). 모든 사용자 정의 변환은 명시적 또는 암시적으로 표시되어야 한다.

C#은 C++과 달리 제네릭 형식에서 공변성 및 반공변성에 대한 명시적인 지원을 제공한다.

열거형 멤버는 자체 범위에 배치된다.

C# 언어는 전역 변수 또는 함수를 허용하지 않는다. 모든 메서드와 멤버는 클래스 내에서 선언되어야 한다. 공용 클래스의 정적 멤버는 전역 변수 및 함수를 대신할 수 있다.

지역 변수는 포함하는 블록의 변수를 가릴 수 없다.

메타프로그래밍은 여러 가지 방법으로 구현할 수 있다.

리플렉션은 .NET API를 통해 지원된다.
식 트리^[66]는 코드를 추상 구문 트리로 나타낸다.
어트리뷰트는 메타데이터이며, 자바의 어노테이션과 유사하다.
`System.Reflection.Emit` 네임스페이스,^[67]는 런타임에 메타데이터와 CIL(타입, 어셈블리 등)을 내보내는 클래스를 포함한다.
.NET 컴파일러 플랫폼(Roslyn)은 언어 컴파일 서비스에 대한 API 액세스를 제공한다.^[68]
소스 생성기,^[69] Roslyn C# 컴파일러의 기능으로, 컴파일 시점에 메타프로그래밍을 가능하게 한다.

C#에서 ''메서드''는 필드의 단순히 값을 보유하는 기능이 아닌, 함수(일련의 명령어)로 호출될 수 있는 클래스의 멤버이다.^[70] C#의 ''확장 메서드''를 사용하면 프로그래머가 정적 메서드를 클래스의 메서드 테이블에서 메서드인 것처럼 사용할 수 있다.

`dynamic` 형식은 런타임 메서드 바인딩을 허용하여 JavaScript와 유사한 메서드 호출 및 런타임 객체 구성을 허용한다.

C#은 `delegate` 키워드를 통해 강력한 형식의 함수 포인터를 지원한다. C#은 특성 `[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]`를 통해 Java와 유사한 `synchronized` 메서드 호출을 제공하며, 키워드 `lock`을 통해 상호 배타적 잠금을 지원한다.

C++와 달리 C#은 다중 상속을 지원하지 않지만, 클래스는 원하는 수만큼 "인터페이스"를 구현할 수 있다.

자바와 마찬가지로, C#은 동일한 이름과 동일한 유형의 매개변수를 동일한 순서로 갖는 메서드를 포함하는 여러 인터페이스를 구현할 때, 모든 인터페이스를 처리하는 단일 메서드와 필요한 경우 각 인터페이스에 대한 특정 메서드를 모두 허용한다.

그러나 자바와 달리 C#은 연산자 오버로딩을 지원한다.^[82]

C#은 또한 함수 오버로딩을 제공한다.^[83]

C#은 버전 2.0부터 파라메트릭 다형성을 제공한다. 예를 들어, `List`는 `T` 타입의 요소만 포함할 수 있는 가변 크기 배열이다.

C#은 주로 명령형 언어이지만, 시간이 지남에 따라 지속적으로 함수형 프로그래밍 기능을 추가해왔다.^[90]^[91] 예를 들면 다음과 같다.

일급 시민으로서의 함수 – C# 1.0 대리자^[92]
고차 함수 – C# 1.0과 대리자
익명 함수 – C# 2 익명 대리자 및 C# 3 람다식^[93]
클로저 – C# 2와 익명 대리자, C# 3과 람다식^[93]
형식 추론 – C# 3 암시적으로 형식화된 지역 변수와 C# 9 대상 형식화된 new 식
리스트 컴프리헨션 – C# 3 LINQ
튜플 – .NET Framework 4.0, 하지만 C# 7.0이 언어 지원과 함께 새로운 튜플 형식을 도입하면서 널리 사용됨^[94]
중첩 함수 – C# 7.0^[94]
패턴 매칭 – C# 7.0^[94]
불변성 – C# 7.2 readonly struct, C# 9 record 형식^[95] 및 초기화 전용 setter^[96]
타입 클래스 – C# 12 역할/확장(개발 중^[97])

C# 개발에는 Turbo Pascal과 Delphi를 개발한 안데르스 헤일스베르를 필두로 다수의 Delphi 개발진이 참여했다.

구문은 C 계열 언어(C 언어, C++, Java 등)의 영향을 받았으며, 그 외 요소에서는 Delphi의 영향을 찾아볼 수 있다. 또한 주 언어에 async/await 구문, TypeScript의 제네릭스 채용 등 타 언어의 영향도 보인다.

C#은 공통 언어 기반 (공통 언어 런타임 등)이 해석하는 공통 중간 언어로 컴파일되어 실행된다.

C#은 멀티 패러다임을 지원하는 범용 고수준 프로그래밍 언어이다. 정적 형식 지정, 타입 세이프, 스코프, 명령형, 선언형, 함수형, 범용형, 객체 지향 (클래스 기반), 컴포넌트 지향 프로그래밍 분야를 포함한다. 그 외에도 자동 박싱, 델리게이트, 프로퍼티, 인덱서, 사용자 지정 특성, 포인터 연산 조작, 구조체 (값 형식 객체), 다차원 배열, 가변 길이 인수, async/await 구문, null 안전 등의 기능을 가진다. 또한 Java와 마찬가지로 대규모 라이브러리, 프로세서 아키텍처에 의존하지 않는 실행 형태, 가비지 컬렉션, JIT 컴파일에 의한 실행 속도 향상, AOT 컴파일러에 의한 고속 실행 등이 실현되고 있다.

공통 언어 기반 (CLI)과 같은 주변 기술을 포함하여, 마이크로소프트의 프레임워크인 '''.NET'''의 일부이다.

.NET 구상에서 중심적인 개발 언어이며, XML(Extensible Markup Language) 웹 서비스나 ASP.NET의 기술에도 사용된다. 다른 .NET 계열 언어로도 기술할 수 있지만, .NET API는 C#에서의 이용을 최우선으로 고려하고 있으며, 다른 .NET 계열 언어에서는 이용할 수 없거나, 향후 이용할 수 없게 될 기능이 존재한다.

마이크로소프트의 통합 개발 환경(Microsoft Visual Studio)에서는 Microsoft Visual C#이 C#에 대응한다. 또한 Visual Studio Code에 전용 C#용 확장(C# DevKit)을 도입함으로써 크로스 플랫폼에서 개발하는 것이 가능하다.^[117]

공통 언어 사양의 CLS에 의해, 다른 CLS 준수 언어와 상호 연동할 수 있다.

C#은 기반인 CLI의 기능을 가장 잘 반영하는 언어라고 할 수 있다. C#에 있는 내장형의 대부분은 CLI 프레임워크에 구현된 값 형식과 대응된다.

C#의 언어 사양은 컴파일러의 코드 생성에 대해서는 언급하지 않으므로, CLR에 대응해야 한다거나, 공통 중간 언어 (CIL) 등의 특정 형식의 코드를 생성해야 한다고 언급되어 있지 않다.

이론적으로는 C++나 FORTRAN처럼 환경 의존적인 머신어를 생성하는 것도 가능하다. 그러나, 현재 존재하는 모든 C# 컴파일러는 CLI를 타겟으로 하고 있다.

.NET 7.0 이후에는 '''"Native AOT"'''로 배포하여 실행 가능한 환경 의존적인 바이너리를 출력하는 것이 가능하다. 하지만 이 방법도 CLI와 런타임을 사전에 각 아키텍처에 맞는 바이너리로 변환하는 것일 뿐, CLI를 경유하는 것에는 변함이 없다.^[151]

Unity의 Scripting Backend인 "IL2CPP" ^[152]와 "Burst" ^[153]는 특수한 예이다.

IL2CPP는 C#을 컴파일한 CIL을 다시 C++ 코드로 변환한 후, 네이티브 바이너리로 C++ 컴파일러에 의해 컴파일된다. Burst는 C#을 컴파일한 CIL을 LLVM 컴파일러로 네이티브 바이너리로 컴파일한다.

외부 블록에서 선언한 변수와 동일한 이름의 변수를 내부 블록에서 다시 선언(섀도잉)할 수 없다.
C#에는 부울형 `bool`이 존재하며, `while`문이나 `if`문과 같이 조건을 사용하는 구문에는 `bool`형의 식을 제공해야 한다.
`switch` 문에 정수형 또는 정수형에 준하는 형식뿐만 아니라 문자열형 `string`을 사용할 수 있다. `case` 레이블에는 문자열 리터럴(문자열 상수)을 사용할 수 있다.
* C# 7.0 이후에서는 `case` 레이블에 복잡한 패턴 매칭을 수행할 수 있다.^[157]
내장형의 크기 및 내부 표현은 플랫폼이나 처리계에 의존하지 않는다. 부동 소수점 수는 IEEE 754를 준수한다.^[158] 문자 및 문자열은 UTF-16 인코딩을 채택한다.^[159]
* C# 9.0 이후에는 CPU에 따라 크기가 다른 정수형 `nint/nuint`가 추가되었다.^[160]
* C# 11.0 이후에는 문자열을 UTF-8로 처리하는 "UTF-8 문자열 리터럴"이 추가되었다.^[161]
전역 변수나 전역 메서드는 존재하지 않는다. 모든 필드와 메서드는 클래스 또는 구조체의 일부로 선언되어야 한다.
클래스(`class`)는 참조 형식이며, 구조체(`struct`) 및 열거형(`enum`)은 값 형식이다. 구조체는 클래스보다 가볍고, C/C++와의 상호 운용성이 뛰어나지만, 파생 형식을 정의할 수 없다.
클래스 및 구조체는 여러 인터페이스를 구현할 수 있지만, 다중 상속은 지원되지 않는다.
C#은 C++에 비해 형식 안전성이 높다. 기본 암시적 변환은 안전한 변환으로만 제한된다.
C#은 "Null 안전"하다. Null 허용 형식, Null 허용 참조 형식을 가지며, Null 병합 연산자 등의 구문·연산자를 가진다.
열거형의 멤버는 열거형의 스코프 안에 배치된다. 또한, 열거형의 상수 이름을 얻을 수 있다.

3. 3. 1. 포인터

C#에서는 `unsafe`로 특별히 표시된 블록 내에서만 메모리 주소 포인터를 사용할 수 있다.^[78] `unsafe` 코드를 포함하는 프로그램은 실행하기 위해 적절한 권한이 필요하다. 대부분의 객체 접근은 안전한 객체 참조를 통해 이루어지며, 이는 항상 "라이브" 객체를 가리키거나 잘 정의된 null 값을 갖는다. "죽은" 객체(가비지 수집된 객체) 또는 임의의 메모리 블록에 대한 참조를 얻는 것은 불가능하다. `unsafe` 포인터는 클래스 인스턴스, 배열 또는 문자열과 같이 가비지 수집의 대상이 되는 객체에 대한 참조를 포함하지 않는 관리되지 않는 값 형식의 인스턴스를 가리킬 수 있다. `unsafe`로 표시되지 않은 코드는 `System.IntPtr` 형식을 통해 포인터를 저장하고 조작할 수 있지만, 역참조할 수는 없다.

관리되는 메모리는 명시적으로 해제할 수 없으며, 대신 자동으로 가비지 수집된다. 가비지 수집은 대부분의 경우 더 이상 필요하지 않은 메모리를 해제하는 책임을 프로그래머로부터 제거함으로써 메모리 누수 문제를 해결한다. 객체에 대한 참조를 필요 이상으로 오래 유지하는 코드는 여전히 필요 이상의 메모리 사용량을 경험할 수 있지만, 객체에 대한 마지막 참조가 해제되면 메모리는 가비지 수집에 사용할 수 있게 된다.

3. 3. 2. 메모리 관리

C#에서 관리되는 메모리는 명시적으로 해제할 수 없으며, 대신 자동으로 가비지 컬렉션된다. 가비지 컬렉션은 프로그래머가 더 이상 필요하지 않은 메모리를 해제해야 하는 책임을 제거하여 메모리 누수 문제를 해결한다. 객체에 대한 참조를 필요 이상으로 오래 유지하는 코드는 여전히 필요 이상의 메모리 사용량을 경험할 수 있지만, 객체에 대한 마지막 참조가 해제되면 메모리는 가비지 수집에 사용할 수 있게 된다.^[78]

C#은 데이터베이스 연결과 같은 언매니지드 리소스에 대해서도 명시적으로 제어하는 방법을 제공한다. 이는 `IDisposable` 인터페이스와 `using` 문 또는 `using` 선언을 통해 이루어진다.^[78]

3. 3. 3. 예외 처리

프로그래머는 다양한 표준 예외를 사용할 수 있다. 표준 라이브러리의 메서드는 특정 상황에서 시스템 예외를 정기적으로 발생시키며, 발생되는 예외의 범위는 일반적으로 문서화되어 있다. 필요에 따라 특정 상황에 대한 처리를 할 수 있도록 사용자 지정 예외 클래스를 정의할 수 있다.^[79]

예외를 처리하는 구문은 다음과 같다:

```csharp

try

{

// something

}

catch (Exception ex)

{

// if error do this

}

finally

{

// always executes, regardless of error occurrence

}

```

`finally` 부분은 생략할 수 있다. 오류 처리가 필요하지 않은 경우, `(Exception ex)` 매개변수도 생략할 수 있다. 또한, 여러 종류의 예외를 처리하는 여러 개의 `catch` 부분이 있을 수 있다.^[80]

확인된 예외는 C#에 존재하지 않는다(Java와 대조적으로). 이는 확장성과 버전 관리 문제에 대한 의식적인 결정이었다.^[81]

C# 7.0 이후에는 `catch` 구문 다음에 `when` 키워드를 사용하여 처리할 예외를 제한할 수 있게 되었다.

```csharp

try {

// ...

}

catch (AggregateException ex) when (ex.InnerException is ArgumentException) {

// ...

}

3. 3. 4. 네임스페이스

C#의 `namespace`는 자바의 `package` 또는 C++의 `namespace`와 동일한 수준의 코드 격리를 제공하며, `package`와 매우 유사한 규칙과 기능을 갖는다.^[77] 네임스페이스는 "using" 구문을 사용하여 가져올 수 있다.^[77]

네임스페이스는 계층 구조를 가진다. 즉, 네임스페이스는 다른 네임스페이스 안에 선언할 수 있다.
모든 필드와 메서드는 클래스 또는 구조체의 일부로 선언되어야 한다.
예를 들어 C/C++의 `printf()` 함수와 같이 네임스페이스 레벨에 존재하는 프리 함수를 정의할 수 없다. 대부분의 경우 클래스 및 구조체는 이름 충돌을 피하기 위해 네임스페이스에 속한다.

정적 using 지시문을 사용하면 형식 이름을 지정하지 않고 다른 클래스의 정적 멤버를 호출할 수 있다. 사용하려면 `using static` 뒤에 완전한 정규화된 클래스 이름을 지정한다.

```csharp

using static System.Math;

// ↑ 소스 코드 상단에서 선언

class Hogehoge {

// System.Math.Pow() , System.Math.PI를 수식어 없이 호출

double area = Pow(radius, 2) * PI;

}

3. 3. 5. 프로퍼티

C#은 프로퍼티를 지원하는 클래스를 제공한다. 프로퍼티는 접근자 함수(getter)와 변경자 함수(setter)를 통해 값을 읽고 쓰는 기능을 캡슐화한다. 프로퍼티는 지원 필드를 가질 수도 있고, getter와 setter 함수를 직접 구현할 수도 있다. setter가 없으면 프로퍼티는 읽기 전용이 된다. 클래스와 인스턴스 프로퍼티는 필드처럼 존재할 수 있으며, 기본 메서드는 다른 메서드처럼 `virtual` 또는 `abstract` 키워드를 사용하여 정의할 수 있다.^[73]

C# 3.0부터는 자동 구현 프로퍼티라는 구문 설탕을 사용할 수 있다.^[76] 자동 구현 프로퍼티는 접근자(getter)와 변경자(setter)를 통해 클래스의 속성에 대한 연산을 캡슐화한다. 예를 들어 `get; set;`을 속성 정의에 작성하면, 속성 값을 저장하기 위한 익명 필드(프로그래머가 직접 접근 불가능)와 해당 필드에 접근하는 접근자가 암묵적으로 정의된다.

```csharp

public int Value { get; set; }

```

위 코드는 아래 코드와 동일하게 동작한다.

```csharp

private int __value;

public int Value

{

get { return __value; }

set { __value = value; }

}

```

위 예시에서 익명 필드는 `__value`로 이름 붙여졌지만, 실제로는 프로그래머가 이 필드에 접근할 수 없다. C# 6.0부터는 `get;`만 사용하여 읽기 전용 자동 구현 프로퍼티를 정의할 수 있게 되었다. (C# 5.0까지는 `get;`과 `set;` 중 하나만 사용하는 것은 불가능했다.)

프로퍼티의 `get` 또는 `set` 접근자에 접근 제한자를 지정하여 접근 제어를 개별적으로 설정할 수도 있다. 예를 들어 `get` 접근자는 `public`으로, `set` 접근자는 `private`으로 설정할 수 있다.

```csharp

public class MyClass

{

private string status = string.Empty;

public string Status

{

get { return status; }

private set { status = value; }

}

}

```

C#에서는 액세서를 쉽게 정의하고 사용하기 위해 프로퍼티 구문을 사용한다. C++이나 Java에서는 캡슐화를 위해 getter/setter 접근자에 해당하는 멤버 함수 또는 메서드를 정의하여 사용하지만, C#에서는 속성 기능을 통해 캡슐화를 유지하면서 필드를 직접 읽고 쓰는 것처럼 직관적인 구문으로 객체의 상태에 접근할 수 있다. 이를 통해 멤버 접근 제어 및 데이터 정합성 검사를 실행할 수 있다.

3. 3. 6. 제네릭

제네릭스(총칭 형식)는 C# 2.0부터 도입된 기능으로, .NET Framework 2.0의 기능이다. 클래스, 구조체, 인터페이스, 델리게이트, 메서드에 적용할 수 있다.

.NET의 제네릭은 C++의 템플릿이나 자바의 제네릭스와는 다르다. 컴파일 시점이 아닌 런타임에서 런타임에 의해 특수화된다. 이를 통해 서로 다른 언어 간의 운용을 가능하게 하고, 리플렉션을 통해 형식 매개변수에 관한 정보를 얻을 수 있다. 또한, `where` 절을 통해 형식 매개변수에 제약을 줄 수 있다. 한편, C++처럼 형식 매개변수로 표현식을 지정할 수는 없다. 제네릭 메서드 호출 시 인수로 형식 매개변수를 추론할 수 있는 경우, 형식 매개변수 지정은 생략할 수 있다.

C# 4.0부터 제네릭의 형식 인수에 `in`, `out` 한정자를 지정하여 제네릭의 공변성 및 반공변성을 지정할 수 있게 되었다.

```csharp

IEnumerable x = new List { "a", "b", "c" };

// IEnumerable 인터페이스는 형식 인수에 out 한정자가 지정되어 있어 공변적이다.

// 따라서 C# 4.0에서는 다음 줄은 컴파일 오류가 발생하지 않는다.

IEnumerable

제품명	설명
Microsoft Visual C#	마이크로소프트가 제공하는 공식 C# 컴파일러이다. C# 표준 정의를 가장 정확하고 안정적으로 반영하며, LINQ 확장과 같은 최신 기술을 테스트하는 도구로도 사용된다.^[198]
Mono Compiler Suite (mcs)	[http://www.mono-project.com/ Mono Project]에서 개발한 컴파일러로, 리눅스를 포함한 다양한 운영 체제에서 닷넷 플랫폼을 사용할 수 있도록 지원한다.
Shared Source Common Language Infrastructure	2006년 C# 2.0 당시, 마이크로소프트에서 공개한 공통 언어 기반 (CLI)과 C# 컴파일러 소스 코드이다.
the C-Sharp code compiler (cscc)	2012년까지 개발되었던 [http://dotgnu.org/ DotGNU Project]의 Portable.NET에 포함되어 있었다.

제품명	설명
(코드명 Roslyn)	비주얼 스튜디오(Visual Studio) 2015 이후에 사용. 아파치 라이선스의 오픈 소스 프로젝트로 GitHub에 공개.^[185] Windows, macOS, 리눅스에서 동작. C# 컴파일러는 C#으로, VB.NET 컴파일러는 VB.NET으로 구현. 이전 컴파일러에 비해 리팩토링, IDE, 스크립팅 등에 활용할 수 있는 API가 공개되어 컴파일러 외에도 다양한 응용 가능.
마이크로소프트 Visual C# 컴파일러	비주얼 스튜디오(Visual Studio) 2013까지 사용.
Shared Source Common Language Infrastructure	2006년 C# 2.0 당시, 마이크로소프트의 [http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?FamilyId=8C09FD61-3F26-4555-AE17-3121B4F51D4D&displaylang=en Shared Source Common Language Infrastructure]. 공통 언어 기반 (CLI)과 C# 컴파일러가 소스 코드로 공개.
Mono Compiler Suite (mcs)	[http://www.mono-project.com/ Mono Project]에 의한 Mono 내에 포함.
the C-Sharp code compiler (cscc)	2012년까지 개발되었던, [http://dotgnu.org/ DotGNU Project]에 의한 Portable.NET 내에 포함.

C 샤프

1. 개요

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3. 4. 1. 데이터 형식 범주

4. 컴파일러 및 개발 도구

4. 1. 마이크로소프트 비주얼 C#

4. 2. Mono

4. 3. 기타 컴파일러 및 도구

5. C++과의 차이점

6. 표준화 및 라이선스

7. 예제

7. 1. 헬로 월드 프로그램

7. 2. 제네릭

참조