C# 14與.NET10新功能 - 1

 

這一系列《C# 14與.NET10新功能》文章將介紹 .NET 10 和 C# 14版的重點新功能，並說明它們如何為未來的應用程式提供更好的效能與安全性保障，例如支援後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography）以應對新興的威脅，幫助您快速掌握這些強大的新工具，並將它們應用到專案中。

新一代的.NET 10

首先.NET 10是一個具有里程碑意義的長期支援 (Long-Term Support, LTS）版本。這意味著它將獲得 Microsoft 長達三年的官方支援與安全性更新，一直到 2028年11月為止。對於初學者而言，這代表著一個穩定、可靠的學習起點；對於企業用戶，LTS 版本則是部署關鍵應用程式時，對穩定性與安全性的保證。

 

.NET 10 的核心設計理念圍繞四大部分，以打造一個更高效、更安全的開發平台：

◼ 性能（Performance）：透過對執行階段（Runtime）和即時編譯器（JIT）的深度最佳化，讓應用程式執行得更快、資源消耗更少。

◼安全性（Security）：引入對後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography）的支援，並強化現有的加密與驗證機制，為未來的安全威脅做好準備。

◼開發者生產力（Developer Productivity）：透過 C# 14版的新語法和強化的 SDK 工具，消除樣板程式碼 （boilerplate code），讓開發者能更專注於解決實際問題。

◼雲端原生 （Cloud-Native）：深度整合容器化技術（如 Docker、Kubernetes）與微服務架構，讓部署和管理雲端應用程式變得前所未有的簡單。

 

在了解了.NET 10 的目標後，我們將從最能簡化開發流程的新功能開始探索，踏出學習的第一步。

無需專案檔的檔案型應用程式（File-based apps)

在傳統的C# 專案開發流程中，即使是建立一個最簡單的、只印出一個「Hello, World!」訊息的主控台應用程式，也需要一個副檔名為「.csproj」的專案檔來定義專案設定和套件相依性。這對於初學者來說，往往會形成不必要的入門障礙。.NET 10版引入了一項革命性的功能——檔案型應用程式 （File-based apps)，徹底改變了這一現狀。現在，您可以直接單獨執行單一的 C# 檔案，極大地簡化了學習、原型設計和小型工具的開發流程。

更重要的是，此功能不僅是為了簡化學習，更是為了建立高效能的原生應用程式而產生。檔案型應用程式預設會以原生預先編譯 （Native AOT）為目標，讓您能輕鬆部署成單一、自帶執行環境且啟動極快的原生執行檔。

 

無需專案檔的檔案型應用程式（File-based apps）這項功能對於初學者來說：

◼ 降低入門門檻：無需理解複雜的專案結構、XML設定或管理NuGet 套件，就可開始編寫和執行 C#程式碼。

◼ 快速原型設計：當您有一個演算法或程式碼片段需要快速進行驗證時，這個功能就是一個絕佳的選擇，省去了建立完整專案的繁瑣步驟。

◼ 簡化小型工具開發：輕鬆建立單一檔案的命令列小工具或腳本程式，並能發布為高效能的原生執行檔。

 

無需專案檔的檔案型應用程式意味著您可以專注於邏輯本身，在單一檔案中建立一個簡單的主控台應用程式或文字處理工具，而完全不用看到 「.csproj」 檔案。

 

使用方式

您可以使用任何文書處理軟體來建立無需專案檔的檔案型應用程式（File-based apps）。接著讓我們透過幾個簡單的步驟，使用Visual Studio 2026開發工具來建立、執行第一個檔案型應用程式，體驗一下這項功能帶來的便利性。

 

第一步先建立 C# 檔案，以下使用Visual Studio 2026開發工具為範例，選取「檔案」>「新增」>「檔案」建立一個檔案，請參考下圖所示：

圖 1：建立一個檔案




在下一個畫面選取「C# 類別」項目，並設定檔案名稱，例如命為「hello.cs」，請參考下圖所示：


圖 2：設定檔案名稱

這就是一個完整的 .NET 10應用程式了，無需任何額外的設定檔，在「hello.cs」檔案中加入以下程式碼：

Hello.cs

Console.WriteLine("Hello, World!");

選取「工具」>「命令列」>「終端」打開您的命令列工具：

圖 3：開啟終端

先使用「cd」指令切換到「hello.cs」檔案所在的目錄，然後執行以下命令：

dotnet hello.cs

或者以下指令，便可直接從命令列執行單一的「 .cs」檔案：

dotnet run hello.cs

.NET SDK 會自動編譯並執行這個檔案，在螢幕上馬上可以看到輸出結果，執行的結果請參考下圖所示：

圖 4：執行單一的「 .cs」檔案

.NET 10 不僅簡化了專案的建立過程，也透過 C# 14版的新語法讓程式碼本身變得更簡潔、更安全。

 

使用NuGet套件

若檔案型應用程式（File-based apps)需要使用到NuGet套件，可以使用「#:package」。

「#:package」 是 C# 14 與 .NET 10 為支援 「單檔案應用程式」（File-based apps） 而引入的新預處理指示詞（preprocessor directives）

只要在檔案上方使用「#:package NuGet 套件名稱」語法，開發者可以指定程式需要的 NuGet 套件及其版本，系統會自動處理套件的下載與引用。

 

例如想要使用「Microsoft.Data.SqlClient」套件，可以這樣使用：

Hello.cs

// 設定程式檔案需要的 NuGet 套件版本（編輯器/工具用）

#:package Microsoft.Data.SqlClient@5.1.0

 

// 引用 Microsoft.Data.SqlClient 命名空間以使用SqlClient命名空間下的類別

using Microsoft.Data.SqlClient;

 

// 宣告並指定連線字串（連接本機 sqlexpress 與 Northwind 資料庫，使用受信任連線）

var connectionString = @"Server=.\sqlexpress;Database=Northwind;Trusted_Connection=True;TrustServerCertificate=True;";

 

try {

    // 宣告並建立 `SqlConnection` 物件

    using var connection = new SqlConnection(connectionString);

    // 開啟資料庫連線

    connection.Open();

 

    // 建立一個SqlCommand物件以在該連線上執行查詢

    using var command = connection.CreateCommand();

    // 設定要執行的 SQL 查詢文字，選取員工編號與姓名欄位

    command.CommandText = "SELECT EmployeeID, FirstName, LastName FROM Employees";

 

    // 執行查詢並取得資料閱讀器（`ExecuteReader`）

    using var reader = command.ExecuteReader();

    // 當有可讀取的資料列時使用迴圈處理每一列

    while (reader.Read()) {

        // 讀取第 0 欄（EmployeeID），若為 NULL 則回傳 0，否則取得整數值

        var id = reader.IsDBNull(0) ? 0 : reader.GetInt32(0);

        // 讀取第 1 欄（FirstName），若為 NULL 則回傳空字串，否則取得字串值

        var first = reader.IsDBNull(1) ? string.Empty : reader.GetString(1);

        // 讀取第 2 欄（LastName），若為 NULL 則回傳空字串，否則取得字串值

        var last = reader.IsDBNull(2) ? string.Empty : reader.GetString(2);

        // 將 id 與名稱格式化並輸出到主控台

        Console.WriteLine($"{id}\t{first} {last}");

    }

 

    // 在正常完成後回傳 0 表示成功（在 top-level statements 中結束程式）

    return 0;

} catch (SqlException ex) {

    // 捕捉 SqlException（資料庫相關錯誤）並輸出錯誤訊息到主控台，回傳 1

    Console.Error.WriteLine("Database error: " + ex.Message);

    // 回傳 1 表示發生資料庫錯誤

    return 1;

} catch (Exception ex) {

    // 捕捉其他一般例外並輸出錯誤訊息到主控台，回傳 2

    Console.Error.WriteLine("Error: " + ex.Message);

    // 回傳 2 表示發生非資料庫的其他錯誤

    return 2;

}

這個範例的執行的結果請參考下圖所示：

圖 5：使用NuGet套件範例執行結果

在筆者測試的過程中，執行應用程式時產生一些專案中沒有使用到的套件的警告訊息，請參考下圖所示：

圖 6：套件的警告訊息

我們可以在沒有專案檔的情況下用 MSBuild 的共用設定檔來忽略這類警告。建議以下幾種做法：

◼ 最佳解法：移除或升級有漏洞的套件（不要只忽略警告）。

◼ 若確定接受風險，建立一個名為「Directory.Build.props」的檔案（放在「Hello.cs」相同資料夾或上層資料夾）來關閉全域的NU19xx 警告。

 

例如，在專案資料夾建立「Directory.Build.props」檔案內容如下，這會在 MSBuild 建置時加入要忽略的警告代碼（可依需要加或移除代碼）：

Directory.Build.prop

<Project>

  <PropertyGroup>

    <NoWarn>$(NoWarn);NU1902;NU1903</NoWarn>

  </PropertyGroup>

</Project>

SDK與工具新特性

.NET SDK是建置、測試和部署應用程式的工具所成集合。.NET 10版在這個方面也帶來了相當實用的改進，說明如下。

一次性工具執行

在 .NET，許多有用的命令列公用程式是以 .NET 全域工具（Global Tools）的形式存在，例如程式碼分析器、文件產生器或自訂建置工具。在 .NET 10以前版本，若想使用這些工具，必須先使用 「dotnet tool install」命令將其以全域（Global）或本機（Local）的方式安裝到作業系統上。

新的「dotnet tool exec」命令允許您在不需要永久安裝 .NET 工具的情況下直接執行它。有時您只需要臨時使用某個工具，或者需要在持續整合/持續部署 （CI/CD）環境中執行這個工具，永久安裝的動作會增加環境設定的複雜性，也會佔用一些硬碟空間。一次性工具執行功能非常適合這種用於 CI/CD 流程，或只執行一次的臨時任務，保持開發環境的整潔。

「dotnet tool exec」命令可省去安裝步驟，當您執行此命令時，它會進行以下動作：

◼ 自動在背景下載並處理所需的 .NET 工具。

◼ 立刻執行這個工具程式並傳入您提供的引數。

◼ 程式執行結束後，此工具不會留在作業系統上，直接自動刪除，實現「一次性」的用途。

 

使用「dotnet tool exec」命令

我們來看一個「dotnet tool exec」命令使用範例。假設您現在的環境裡根本沒有安裝「dotnet-ef」套件（不論是在全域或本機）。若不確定是否有安裝，我們可以開啟「開發人員PowerShell」命令提示字元，輸入「dotnet-ef」命令，這時若出現無法識別這個命令的錯誤訊息就代表環境裡沒有安裝，錯誤訊息請參考下圖所示：

圖 7：沒有安裝套件出現錯誤訊息

 

「開發人員PowerShell」命令提示字元，切換到專案所在資料夾，執行以下命令：

dotnet new tool-manifest

這個命令會建立一個名為「.config\dotnet-tools.json」的Dotnet 本機工具資訊清單檔案，命令執行的結果請參考下圖所示：

圖 8：建立Dotnet本機工具資訊清單檔案

「.config\dotnet-tools.json」檔案內容如下列表，假設目前沒有安裝任何工具程式，「tools」的設定是空白的：

.config\dotnet-tools.json

{

  "version": 1,

  "isRoot": true,

  "tools": {}

}

 

在命令提示字元執行以下指令安裝「dotnet-ef」這個工具程式：

dotnet tool install dotnet-ef

這個命令執行的結果請參考下圖所示：

圖 9：安裝「dotnet-ef」工具程式

 

安裝「dotnet-ef」工具程式之後，我們可以檢視Dotnet 本機工具資訊清單檔案「.config\dotnet-tools.json」的內容，參考如下，它記錄新安裝的套件名稱以及版本等資訊：

dotnet-tools.json

{

  "version": 1,

  "isRoot": true,

  "tools": {

    "dotnet-ef": {

      "version": "10.0.0",

      "commands": [

        "dotnet-ef"

      ],

      "rollForward": false

    }

  }

}

 

回到「開發人員PowerShell」命令提示字元再執行以下命令：

dotnet tool exec dotnet-ef

命令提示字元會出現「dotnet-ef」工具程式的歡迎畫面，請參考下圖所示：

圖 10：執行「dotnet-ef」工具程式

若要確認目前已安裝的本機工具、全域工具，可以使用「dotnet tool list」命令，並指定「--local」或「--global」參數，分別代表本機與全域：

dotnet tool list –-local

dotnet tool list --global

這些命令執行的結果請參考下圖所示：

圖 11：確認目前已安裝的工具

 

若要移除已安裝的工具程式，可以使用「dotnet tool uninstall 套件名稱」命令，例如要移除「dotnet-ef」公具程式可以輸入以下命令：

dotnet tool uninstall dotnet-ef

這個命令執行的結果請參考下圖所示：

圖 12：移除工具程式

 

剪枝框架提供的套件參考

「剪枝框架提供的套件參考」 （Pruning package references）是指 .NET 10 SDK中的一項重要功能，目地是在優化專案建置的速度、減少磁碟空間並提高安全性。在建置專案時，現在SDK會自動分析並移除不必要的 NuGet 套件參考。由其是大型專案中常常包含一些不再使用的套件參考，這會拖慢建置速度，並可能在安全性掃描時產生錯誤。

 

對於目標為 .NET 10或更高版本的專案這個功能預設是啟用的，預設會執行以下步驟：

◼ 從還原（restore）套件和分析過程中移除不必要的框架套件。

◼ 自動移除不必要的套件參考

 

簡單的說，「剪枝框架提供的套件參考」功能加快建置速度、減少磁碟空間使用，減少專案依賴關係和應用程式大小，並讓安全性警告更加精準。

 

總結

.NET 10 作為一個重要的長期支援 (LTS）版本，專注於提升性能、簡化開發流程和增強安全性，為程式設計師帶來了堅固可靠的開發平台。它不僅透過底層的最佳化讓應用程式執行更快，更透過對後量子密碼學等前瞻性技術的支援，為您的應用程式「未來防護」。.NET 10版的底層執行環境顯著的提升，這些看不見的改變，卻能帶來感受得到的效能飛躍。

對於初學者而言，檔案型應用程式（File-based apps）提供了一個前所未有的低門檻入口，讓您可以專注於學習 C# 語言本身，而不必被專案結構所困擾。

在持續整合/持續部署（CI/CD）流程的CI/CD伺服器上（例如 GitHub Actions 或 Azure DevOps 的建置代理程式），每次建置都是在一個乾淨、臨時的環境中運行。如果您需要一個工具來執行特定的步驟（如格式化程式碼或執行安全性掃描），傳統上需要三個步驟：

◼ 安裝工具（浪費時間）

◼ 執行工具

◼  解除安裝工具（清理環境，避免未來衝突，浪費時間）

 

使用 「dotnet tool exec」命令，這三個步驟被合併為一步，極大地提高了 CI/CD 腳本的效率和整潔性。

現在可以立即下載 .NET 10 SDK，從建立第一個應用程式開始，來逐步探索 .NET 10 帶來的各種功能，體驗新一代開發平台的高效與魅力吧！