Мова C# і платформа .NET

Мова C# і платформа .NET

.NET (https://dotnet.microsoft.com) – безкоштовна платформа розробки з відкритим кодом від компанії Microsoft. На ній створюють консольні та настільні застосунки, вебсайти й вебсервіси, мобільні застосунки, ігри та хмарні сервіси. Застосунки .NET виконуються в Windows, Linux і macOS, а також на мобільних пристроях Android та iOS.

Платформа .NET – це не лише мова програмування. До неї входять:

• мови програмування – C#, F# і Visual Basic;
• середовище виконання – програма, яка запускає та контролює роботу застосунку;
• бібліотеки – тисячі готових класів для роботи з текстом, файлами, мережею, базами даних;
• інструменти – компілятор, інструмент командного рядка dotnet, менеджер пакетів NuGet.

C# (вимовляється «сі-шарп») – основна мова платформи .NET. Її автор – Андерс Гейлсберг, який раніше створив Turbo Pascal і Delphi. Мову представили у 2000 році, а перша версія вийшла у 2002 році разом із .NET Framework 1.0. C# – сучасна об’єктно-орієнтована мова зі строгою статичною типізацією: тип кожної змінної відомий під час компіляції, а весь код належить до певного типу – класу, структури, запису чи інтерфейсу. Синтаксис C# схожий на C++ і Java, тому знання C# полегшує вивчення інших мов. Офіційна документація мови розміщена на сайті https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/.

Історію платформи можна поділити на три етапи (рис. 1.1):

• .NET Framework (з 2002 року) – платформа лише для Windows; версія 4.8.1 випущена у 2022 році, входить до складу Windows і отримує виправлення, але нові можливості до неї не додаються;
• .NET Core (2016–2020) – нова кросплатформна реалізація з відкритим кодом для Windows, Linux і macOS;
• .NET 5 і новіші (з 2020 року) – єдина платформа, яка продовжує .NET Core. У назві вже немає слова «Core», а номер 4 пропустили, щоб не плутати з .NET Framework 4.x.

Рис. 1.1. Етапи розвитку платформи .NET

Нова версія .NET виходить щороку в листопаді разом із новою версією мови C#. Версії бувають двох типів: LTS (Long Term Support) – тривала підтримка протягом трьох років, і STS (Standard Term Support) – стандартна підтримка протягом двох років. LTS-версії мають парні номери (.NET 8, .NET 10), STS-версії – непарні. Для навчання та реальних проєктів зазвичай обирають актуальну LTS-версію. Версії, що підтримуються станом на вересень 2026 року, наведено в табл. 1.1.

Таблиця 1.1. Версії .NET, що підтримуються

Версія	Мова	Тип	Вихід	Кінець підтримки
.NET 8	C# 12	LTS	листопад 2023	10 листопада 2026 року
.NET 9	C# 13	STS	листопад 2024	10 листопада 2026 року
.NET 10	C# 14	LTS	листопад 2025	14 листопада 2028 року

У курсі використовується .NET 10 і C# 14. Наступна версія, .NET 11 (STS), очікується в листопаді 2026 року. Актуальні дати підтримки публікуються на сторінці https://dotnet.microsoft.com/platform/support/policy/dotnet-core, а нові можливості .NET 10 описано в документації https://learn.microsoft.com/dotnet/core/whats-new/dotnet-10/overview.

Основні напрями застосування .NET:

• консольні утиліти та сервіси;
• настільні застосунки для Windows – Windows Forms і WPF;
• вебзастосунки та вебсервіси – ASP.NET Core, Blazor;
• кросплатформні мобільні й настільні застосунки – .NET MAUI;
• ігри – рушій Unity використовує C# для сценаріїв;
• хмарні сервіси, мікросервіси та застосунки зі штучним інтелектом.

Підтримувані операційні системи

.NET 10 працює в трьох основних операційних системах (табл. 1.2) на процесорах архітектур x64 (Intel, AMD), Arm64 (Apple Silicon, Snapdragon, Raspberry Pi 4 і новіші), а в деяких системах також x86 та Arm32. Кожна версія ОС підтримується, доки її підтримує сам виробник. Повний і актуальний перелік наведено на сторінці https://github.com/dotnet/core/blob/main/release-notes/10.0/supported-os.md.

Таблиця 1.2. Операційні системи, які підтримує .NET 10

ОС	Версії	Архітектури
Windows	Windows 11 (24H2 і новіші); Windows 10 – лише редакції з довгостроковою підтримкою (Enterprise LTSC, IoT); Windows Server 2012–2025	x64, x86, Arm64
Linux	Ubuntu 22.04, 24.04, 25.10; Debian 12, 13; Fedora 42–44; Red Hat Enterprise Linux 8–10; CentOS Stream 9, 10; Alpine 3.21–3.23; openSUSE Leap 16.0; SUSE Linux Enterprise 15.7, 16.0	x64, Arm64, Arm32
macOS	macOS 14 Sonoma, 15 Sequoia, 26 Tahoe	x64, Arm64
Android, iOS	застосунки .NET MAUI: Android 14–16, iOS 18, 26	Arm64, x64

Застосунок, створений в одній ОС, можна запускати в іншій, якщо там встановлене середовище виконання .NET. Проте середовища розробки підтримують не всі системи (табл. 1.3).

Таблиця 1.3. Середовища розробки мовою C#

Середовище	ОС	Ліцензія для студентів
Visual Studio 2026	Windows 11, Windows Server	редакція Community – безкоштовно
Visual Studio Code + C# Dev Kit	Windows, Linux, macOS	безкоштовно для навчання
JetBrains Rider	Windows, Linux, macOS	безкоштовно для некомерційного використання

Архітектура платформи .NET

Щоб зрозуміти, як виконується програма, розглянемо основні поняття платформи .NET:

• CLR (Common Language Runtime) – загальномовне середовище виконання, яке завантажує програму, компілює її проміжний код у машинний, керує пам’яттю, обробляє винятки та забезпечує безпеку типів;
• IL (Intermediate Language, CIL) – проміжна мова, у яку компілятор перетворює вихідний код C#;
• JIT-компіляція (Just-In-Time) – перетворення методів із IL у машинний код безпосередньо перед їх першим виконанням;
• BCL (Base Class Library) – бібліотека базових класів: робота з рядками, колекціями, файлами, мережею тощо;
• CTS і CLS – загальна система типів та загальна специфікація мов, завдяки яким код, написаний різними мовами .NET, може взаємодіяти;
• збірка (assembly) – результат компіляції проєкту: файл .dll з IL-кодом і метаданими;
• NuGet – менеджер пакетів .NET, через який до проєкту підключають сторонні бібліотеки;
• збирач сміття (garbage collector) – механізм CLR, який автоматично звільняє пам’ять від об’єктів, що більше не використовуються.

Ці компоненти утворюють шари (рис. 1.2): код застосунку звертається до бібліотеки базових класів, вона працює поверх середовища виконання CLR, а CLR – поверх операційної системи. Завдяки цьому той самий код C# працює в різних ОС: відмінності між ними приховують BCL і CLR.

Рис. 1.2. Архітектура платформи .NET

Програма мовою C# виконується у два етапи (рис. 1.3). Спочатку компілятор C# (Roslyn) перетворює вихідні файли .cs на збірку з кодом проміжною мовою IL. Під час запуску CLR завантажує збірку, а JIT-компілятор перетворює методи на машинний код процесора.

Рис. 1.3. Етапи компіляції та виконання програми .NET

Такий підхід має кілька переваг:

• переносність – одна збірка з IL-кодом виконується на різних процесорах і операційних системах, де встановлене середовище .NET;
• взаємодія мов – C#, F# і Visual Basic компілюються в той самий IL і використовують спільну систему типів CTS, тому бібліотеку, написану однією мовою, можна використовувати в іншій;
• безпека – CLR перевіряє коректність типів, контролює межі масивів і не дозволяє звертатися до довільних ділянок пам’яті;
• оптимізація під конкретну машину – JIT-компілятор генерує код з урахуванням процесора, на якому виконується програма.

JIT-компіляція методу відбувається під час його першого виклику: згенерований машинний код зберігається в пам’яті й використовується під час наступних викликів. Для прискорення запуску .NET підтримує також попередню компіляцію: ReadyToRun і Native AOT (Ahead-Of-Time), коли застосунок одразу компілюється в машинний код для певної ОС і процесора.

Об’єкти створюються в керованій купі, а збирач сміття періодично знаходить об’єкти, на які більше немає посилань, і звільняє пам’ять. Тому програмісту C#, на відміну від програміста C++, не потрібно явно звільняти пам’ять.

Типи бібліотеки базових класів згруповано в простори імен: System, System.IO, System.Collections.Generic, System.Net.Http та інші. Крім IL-коду, збірка містить метадані (опис усіх типів і їхніх членів) та маніфест із версією збірки та переліком залежностей.

Пакети .NET SDK і .NET Runtime

Microsoft поширює .NET у двох варіантах (рис. 1.4):

• .NET Runtime – середовище виконання: CLR і бібліотеки. Його достатньо, щоб запускати готові застосунки. Існує три варіанти: .NET Runtime (консольні застосунки), ASP.NET Core Runtime (вебзастосунки) і .NET Desktop Runtime (настільні застосунки Windows);
• .NET SDK (Software Development Kit) – набір для розробки: середовища виконання, компілятор C#, шаблони проєктів та інструмент командного рядка dotnet.

Розробнику потрібен .NET SDK: разом із ним встановлюються й середовища виконання. На одному комп’ютері можуть одночасно працювати кілька версій SDK і Runtime, наприклад .NET 8 і .NET 10: кожен проєкт використовує ту версію, яку вказано в його файлі.

Рис. 1.4. Склад пакетів .NET SDK і .NET Runtime

Номер версії SDK складається з трьох частин, наприклад 10.0.401: 10.0 – версія платформи, 4 – випуск SDK (нові можливості інструментів), 01 – номер виправлення. Середовище виконання має власний номер, наприклад 10.0.12. Встановлені версії показують команди:

dotnet --info            # усі відомості про SDK, середовища та ОС
dotnet --version         # версія SDK, яка використовується
dotnet --list-sdks       # усі встановлені SDK
dotnet --list-runtimes   # усі встановлені середовища виконання