Как создать калькулятор на Windows Forms в Visual Studio

Кому и зачем это нужно

Эта статья полезна начинающим разработчикам, которые учатся создавать простые графические приложения на C#. Калькулятор — компактный проект, дающий опыт работы с UI (перетаскиванием элементов), обработчиками событий и базовой обработкой строк/исключений.

Важно: в примерах используется классическая Windows Forms (WinForms) в Visual Studio и фреймворк .NET, совместимый с DataTable.Compute(). Для других технологий (WPF, .NET MAUI) логика и работа с UI будут отличаться — см. раздел «Альтернативные подходы».

Ключевые преимущества проекта

• Быстро увидеть результат: UI + работающая бизнес-логика.
• Освоить привязку событий и работу с TextBox/Panel/Button.
• Практика преобразования строк выражений и обработки ошибок.

Оглавление

• Как добавить элементы интерфейса
  • Добавление кнопок чисел и операторов
  • Добавление области вывода результата
• Как добавить логику вычислений
  • Обработка нажатий кнопок (button_Click)
  • Вычисление результата (button_Equals_Click)
• Очистка (C и CE)
• Запуск приложения и тестирование
• Альтернативные подходы и когда они подходят
• Чек-листы по ролям (разработчик, дизайнер, тестировщик)
• Мини-методология реализации
• Критерии приёмки и тест-кейсы
• Шпаргалка: события, using и распространённые ошибки
• Краткий глоссарий и заключение

Как добавить элементы интерфейса

Начните с создания нового проекта Windows Forms в Visual Studio (New Project → Windows Forms App). Откройте форму в режиме дизайна: по умолчанию канвас открывается автоматически; если нет — откройте файл формы (.cs) и переключитесь на режим «Design».

Как добавить кнопки чисел и операторов

1. Откройте дизайнер формы (Design view). Если у вас открыт код, выберите файл Form1.cs и в выпадающем списке переключитесь на проектирование.
2. В Toolbox найдите элемент UI «Button» (Кнопка). Перетащите одну кнопку на канвас.
3. Выделите кнопку и в окне свойств (Properties) задайте значения:

4. Добавьте ещё 19 кнопок, чтобы покрыть остальные цифры, операторы и функции.
5. Для каждой кнопки в окне свойств измените Name и Text в соответствии с таблицей:

6. Разместите кнопки на форме в привычном расположении калькулятора; сохраните одинаковый размер для всех кнопок для аккуратного вида.
7. Для визуального выделения операторов можно изменить цвет кнопок через свойство BackColor. Выделите соответствующие кнопки и в окне свойств укажите цвет (например, Silver для операторов и Orange для C/CE).

Замечание: локализация текстов кнопок (например, заменять “+” на «плюс») не рекомендуется, если вы используете символы как часть выражений — оставляйте математические символы для удобства парсинга.

Как добавить область вывода результата

1. Перетащите на форму элемент Panel (Панель).
2. В окне свойств установите BackColor в White, при необходимости измените размер и позицию, чтобы панель выглядела как дисплей калькулятора.
3. В Toolbox перетащите TextBox (Текстовое поле) на панель.
4. Задайте свойства текстового поля:

5. Разместите текстовое поле внутри панели так, чтобы оно служило строкой вывода.

Совет: можно сделать текст в textBoxOutput крупнее и выбрать моноширинный шрифт для лучшей читаемости длинных выражений.

Как добавить логику вычислений

Откройте файл формы (например, Form1.cs) и добавьте переменные и обработчики событий.

1. В теле класса объявите строковую переменную currentCalculation, которая будет собирать выражение по мере нажатий:

public partial class Form1 : Form
{
    private string currentCalculation = "";

    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
}

2. Создайте обработчик button_Click, который будет привязан ко всем цифровым и операторным кнопкам (кроме C, CE и =):

private void button_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // Добавляет текст нажатой кнопки в строку вычисления
    currentCalculation += (sender as Button).Text;

    // Отобразить текущее выражение пользователю
    textBoxOutput.Text = currentCalculation;
}

3. Вернитесь в дизайнер, выделите каждую кнопку (исключая C, CE, =) и в окне Events (события) для Click укажите button_Click.

Примечание по безопасности: этот подход собирает строку выражения напрямую из текста кнопок. Если приложение будет принимать ввод извне, нужно дополнительно валидировать строку перед вычислением (см. раздел «Проверки и обработка ошибок»).

Как обработать нажатие знака равно

Создайте обработчик button_Equals_Click, который приведёт символы «X» и «÷» к символам, понятным для вычисления, и использует DataTable().Compute для получения значения:

private void button_Equals_Click(object sender, EventArgs e)
{
    string formattedCalculation = currentCalculation.ToString().Replace("X", "*").ToString().Replace("÷", "/");

    try
    {
        textBoxOutput.Text = new DataTable().Compute(formattedCalculation, null).ToString();
        currentCalculation = textBoxOutput.Text;
    }
    catch (Exception ex)
    {
        // При ошибке восстанавливаем значение в 0 и очищаем строку вычисления
        textBoxOutput.Text = "0";
        currentCalculation = "";
    }
}

Обратите внимание: используемый символ деления в исходном HTML-примере был записан как ÷ — в коде WinForms используйте реальный символ ÷ в тексте кнопки или заменяйте строкой с этим символом.

Не забудьте добавить using System.Data; в начало файла, если пространства имён не подключены:

using System.Data;

Затем в дизайнере выделите кнопку = и в Events → Click назначьте button_Equals_Click.

Проверки и обработка ошибок

• Обёртывайте Compute в try-catch, чтобы устойчиво обрабатывать неверные выражения (например, “123++7”). Далее — сбрасывайте вывод на “0” или показывайте удобное сообщение об ошибке.
• Подумайте о валидации: не допускайте двух операторов подряд, обеспечьте корректную расстановку скобок.
• Для более надёжного вычисления выражений можно использовать готовые парсеры выражений или написать собственный парсер (shunting-yard алгоритм), если требуются строже правила и контроль над приоритетом операций.

Как реализовать C (Clear) и CE (Clear Entry)

Создайте обработчик для кнопки Clear, который полностью сбрасывает текущее выражение и поле вывода:

private void button_Clear_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // Сброс выражения и поля вывода
    textBoxOutput.Text = "0";
    currentCalculation = "";
}

Назначьте этот обработчик для кнопки C через Events → Click.

Для Clear Entry удалите последний введённый символ из строки вычисления:

private void button_ClearEntry_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (currentCalculation.Length > 0)
    {
        currentCalculation = currentCalculation.Remove(currentCalculation.Length - 1, 1);
    }

    textBoxOutput.Text = currentCalculation;
}

Назначьте этот обработчик для CE.

Замечание: можно расширить CE, чтобы она удаляла до предыдущего оператора (удалять последнее число целиком) — это зависит от ожидаемого поведения пользователей.

Как запустить приложение и проверить работу

1. Нажмите зелёную кнопку “Play” (Запуск) в Visual Studio.
2. По нажатию кнопок калькулятора выражение будет отображаться в белой области сверху; при нажатии = поле заменится на результат. C и CE работают как указано.

Тестирование простых случаев: 2+2, 12/4, (3+5)*2. Проверьте пограничные случаи: деление на ноль, пустое выражение, последовательность операторов.

Альтернативные подходы и когда они подходят

• WPF: если нужна более гибкая привязка данных (data binding), векторная графика и современные UI-паттерны — выбирайте WPF.
• .NET MAUI / Xamarin: если вы планируете кроссплатформенный GUI (Windows + macOS + мобильные), эти фреймворки лучше.
• Собственный парсер выражений: когда требуется точный контроль над синтаксисом и обработкой ошибок (например, поддержка функций sin/cos, степеней), реализуйте парсер на основе алгоритма Dijkstra (shunting-yard) и вычислитель на основе стеков.

Когда не использовать Compute(): DataTable.Compute удобна для простых проектов и прототипов, но она менее контролируема и потенциально более уязвима при приёме внешнего ввода. Для продакшн-систем рассмотрите безопасные парсеры выражений.

Чек-листы по ролям

Для разработчика

• Создать Windows Forms проект.
• Добавить кнопки и текстовое поле вывода.
• Реализовать button_Click для основных кнопок.
• Реализовать button_Equals_Click с обработкой ошибок.
• Подключить using System.Data; при необходимости.
• Написать unit/интеграционные тесты для вычислений.

Для дизайнера UI

• Разработать макет кнопок и дисплея.
• Убедиться, что шрифты и размеры читаемы.
• Выделить операторы цветом для удобства.
• Проверить доступность (контраст, фокус клавиатуры).

Для тестировщика

• Проверить базовые вычисления и скобки.
• Проверить обработку неправильных выражений.
• Проверить работу C и CE.
• Проверить поведение при копировании/вставке (если реализовано).

Мини-методология реализации (быстрая дорожная карта)

1. Скелет: создать проект и форму.
2. UI: разместить панели, TextBox, все кнопки.
3. Логика: currentCalculation + button_Click.
4. Результат: button_Equals_Click с DataTable.Compute.
5. Очистка: implement C и CE.
6. Тестирование: ручные тесты и набор автоматических проверок.
7. Рефакторинг: вынести парсер/вычислитель при увеличении требований.

Критерии приёмки

• Интерфейс отображается корректно в режиме выполнения.
• Ввод чисел и операторов обновляет дисплей.
• Нажатие = вычисляет корректный результат для базовых выражений.
• Неверные выражения обрабатываются без краха (показывается 0 или сообщение).
• C полностью очищает состояние; CE удаляет последний символ/ввод.

Тест-кейсы и критерии приёмки (примеры)

1. Простые операции: 2 + 3 = 5.
   Критерий приёмки: результат 5 отображается.

2. Сложение с десятичными: 2.5 + 0.75 = 3.25.
   Критерий приёмки: корректное отображение десятичной точки.

3. Скобки: (3 + 5) * 2 = 16.
   Критерий приёмки: соблюдается приоритет скобок.

4. Повторные операторы: ввод «123++7» → нажать =.
   Критерий приёмки: приложение не падает, дисплей показывает 0.

5. Деление на ноль: 7 ÷ 0.
   Критерий приёмки: обработка исключения без падения (0 или сообщение об ошибке).

6. CE: в выражении 123+45 нажать CE → результат должен показать 123+4 (если CE удаляет один символ) или 123+ (если удалять целое число — в зависимости от реализации).
   Критерий приёмки: поведение соответствует спецификации продукта.

Шпаргалка: события, using и распространённые ошибки

• Событие Click для группы кнопок: выделите несколько кнопок и в окне Events укажите один обработчик (button_Click) — это связывает все выбранные кнопки с одним методом.
• Подключение пространства имён для Compute: using System.Data;
• Частые ошибки: неправильное представление символа деления (HTML-сущности ÷ не работают в тексте кнопки), отсутствие проверки пустой строки перед Compute, не назначенные обработчики для кнопок.

Короткий фрагмент кода назначения обработчика программно (если нужно назначать в коде):

// В конструкторе формы после InitializeComponent()
button1.Click += button_Click;
button2.Click += button_Click;
// и т.д.

Решение для более сложных выражений (шпаргалка)

Если вы планируете поддерживать функции (sin, cos, pow), переменные или безопасный ввод, замените DataTable.Compute на один из следующих подходов:

• Реализовать парсер выражений (shunting-yard) и вычислитель на стеке.
• Использовать стороннюю библиотеку парсинга выражений (например, NCalc или аналог), проверив её лицензию.

1‑строчный глоссарий

• Windows Forms (WinForms) — фреймворк для создания настольных GUI-приложений на .NET.
• Toolbox — панель компонентов в Visual Studio для перетаскивания элементов UI.
• Panel — контейнер для группировки элементов интерфейса.
• TextBox — элемент ввода/вывода текста.
• DataTable.Compute — удобный метод .NET для вычисления строковых арифметических выражений.

Когда эта реализация не подойдёт (контр-примеры)

• Нужна поддержка синусов/логарифмов/пользовательских функций — DataTable.Compute не покрывает это.
• Требуется строгий контроль над обработкой числовых погрешностей или специфические правила парсинга — лучше свой парсер.
• Приложение должно быть кроссплатформенным (мобильные клиенты) — используйте MAUI/Flutter/React Native.

Безопасность и приватность (замечания)

Этот калькулятор локальный и не отправляет данные по сети. Если добавляете сохранение истории или синхронизацию, учитывайте местные требования по хранению данных и оповещайте пользователя.

Быстрые советы по локализации для русскоязычных пользователей

• Символы операций оставьте как символы (+, -, ÷, X) — они привычны и удобны для парсинга.
• Подумайте о форматировании чисел: разделитель дробной части в России — запятая (“,”) по привычке пользователя, но в программировании часто используется точка (“.”) — решите, поддерживаете ли ввод с запятой и заменяйте её на точку перед вычислением.

Пример замены запятой на точку перед вычислением:

currentCalculation = currentCalculation.Replace(',', '.');

Заключение

Калькулятор — отличный обучающий проект: он показывает, как работаю UI-элементы WinForms, связываются события и выполняются простые вычисления. Для быстрого прототипа DataTable.Compute подходит прекрасно, но для расширенной функциональности стоит использовать или написать надёжный парсер выражений.

Если вы хотите, я могу:

• Подготовить проект-скелет (.zip) с готовой формой и обработчиками;
• Показать, как реализовать парсер выражений на основе алгоритма shunting-yard;
• Написать серию unit-тестов для вычислительной логики.