Спонсор: Microsoft
Воронежский государственный университет
Опубликован: 04.02.2009 | Доступ: свободный | Студентов: 7549 / 459 | Оценка: 4.14 / 3.78 | Длительность: 19:54:00
Лекция 6:

Введение в C# и платформу Visual Studio.Net

Аннотация: Платформа Framework. Net. Основы C#. Типы данных С#. Классы и методы в C#. Выражения и операторы C#. Интерфейсы C#. Сериализация объектов.
Ключевые слова: net, среда разработки, система типов, CTS, представление, подмножество, CLS, класс, число классов, библиотека FCL, пространство, Windows, управляемый код, файл, сборка, MSIL, microsoft intermediate language, Java, Дополнение, отношение, манифест, метаданные, ПО, автоматическое управление памятью, visual, единица, CLR, language, модуль, portable, DLL, dynamic linking, library, стандарт языка, значение, heap, объект, память, логический, перечисление, оболочка, wrapper, обратный, unboxing, целое число, multidimensional, массив, string, динамический метод, синтаксис, метод класса, конструктор класса, конструктор, определение, функция, сигнатура, синтаксис объявления, список операций, uncheck, операторы, доступ, абстрактный класс, потомок, интерфейс, ICloneable, пространство имен, ICollection, хэш-код, алгоритмы хэширования, IList, сериализация объектов, десериализация, механизмы, XML, поток, сериализация

MicrosoftVisualStudio .NET - это интегрированная среда разработки для создания, документирования, запуска и отладки программ, написанных на языках .NET.

Эта среда разработки является открытой языковой средой. Наряду с языками программирования, изначально включенными в среду - C++, C#, J#, Visual Basic, - в нее могут добавляться любые языки программирования, компиляторы которых создаются сторонними разработчиками. Необходимым условием для включения языков в среду Visual Studio.Net является использование единого каркаса – платформы Framework.Net.

Платформа Framework. Net позволяет:

  • легко использовать компоненты, разработанных на различных языках;
  • разрабатывать единое приложение из нескольких частей на разных языках;

Платформа Framework.Net содержит две основных компоненты:

  • FCL (Framework Class Library) - библиотеку классов каркаса;
  • CLR (Common Language Runtime) - общеязыковую исполнительную среду.

В рамках данной платформы используется стандартная система типов Common Type System (CTS), которая полностью описывает все типы данных, поддерживаемые средой выполнения, определяет взаимодействие типов данных и их представление в формате метаданных .NET.

Набор правил, определяющих подмножество общих типов данных, в отношении которых гарантируется, что они небезопасны при использовании во всех языках .NET, описывается в рамках спецификации Common Language Specification (CLS). Для того чтобы классы, разработанные на разных языках, можно было совместно использовать в рамках одного приложения, они должны удовлетворять определенным ограничениям, задаваемым CLS. Класс, удовлетворяющий CLS, называется CLS-совместимым. Он доступен для использования в других языках, классы которых могут быть клиентами или наследниками совместимого класса.

Платформа .NET предоставляет в распоряжение программиста библиотеку базовых классов, доступную из любого языка программирования .NET. Поскольку число классов библиотеки FCL достигает нескольких тысяч, то в целях структуризации функционально близкие классы объединяются в группы, называемые пространством имен ( Namespace ).

Основным пространством имен библиотеки FCL является пространство System, содержащее как классы, так и другие вложенные пространства имен. Например, в пространстве System.Collections находятся классы и интерфейсы, поддерживающие работу с коллекциями объектов - списками, очередями, словарями. Пространство System.Windows.Forms содержит классы, используемые при создании windows-приложений.

Следует помнить, что C# генерирует код, предназначенный для выполнения только в среде выполнения .NET (управляемый код). Сам двоичный файл, содержащий управляемый файл, называется сборкой. Сборка содержит код на промежуточном языке MSIL (Microsoft Intermediate Language) или просто IL. Аналогично байт-коду Java IL-код компилируется в платформенно-специфические инструкции при непосредственном обращении среды выполнении .NET к блоку IL-инструкций. Двоичные модули .NET в дополнение к инструкциям содержат также метаданные. Метаданные описывают не только типы, используемые в сборке, но и саму сборку. Данная часть метаданных называется манифестом.

В большинстве случаев между двоичным файлом .NET и сборкой существует отношение " один-к-одному ". Однако сборка может состоять как из одного, так и из нескольких двоичных файлов.

Сборка из одного файла содержит и манифест, и метаданные, и инструкции IL.

Двоичные файлы, образующие совместно общую сборку называются модулями. При этом один из двоичных файлом должен содержать манифест сборки. Остальные модули могут содержать только метаданные типов и инструкции IL.

Многофайловые сборки позволяют среде исполнения избирательно загружать только те сборки, которые в данный момент работы приложения действительно необходимы, что позволяет сокращать сетевой трафик и увеличивать скорость работы программ.

Основы C#

Что нового принес язык C# по сравнению с уже существовавшими до него языками?

  • В программах на C#, как правило, нет необходимости в работе с указателями (при сохранении этой возможности), поскольку в нем реализовано автоматическое управление памятью.
  • Предусмотрены встроенные синтаксические конструкции для работы с перечислениями, структурами и свойствами классов.
  • Имеется полная поддержка программных интерфейсов. Использование двоичных модулей .NET позволяет передавать объекты (по ссылке или по значению) через границы программных модулей.
  • Полная поддержка объектно-ориентированных технологий.

Для разработки приложений в Visual Studio.Net используются проекты.

Проект ( Project ) - это основная единица, с которой имеет дело разработчик. Сначала он должен выбрать тип проекта, после чего Visual Studio создает каркас проекта в соответствии с выбранным типом. Проект состоит из классов, собранных в одном или нескольких пространствах имен. Пространства имен ( Namespaces ) позволяют структурировать проекты, содержащие большое число классов, объединяя в одну группу близкие классы.

Несколько проектов могут объединяться в решение (Solution), которое также может включать ресурсы, необходимые этим проектам.

С точки зрения разработчика конечным результатом его работы, получаемым после компиляции исходного программного кода, является решение, а с точки зрения CLR (Common Language Runtime - общеязыковой среды исполнения) – сборка ( assembly ), содержащая PE файл, т.е. модуль в формате исполняемого файла PE (Portable Executable) для 32-разрядной ОС Windows либо DLL (Dynamic Link Library) файл.

Visual Studio.Net предлагает большое разнообразие возможных типов проектов.

Типы данных С#

Стандарт языка C++ включает следующий набор фундаментальных типов.

  • Логический тип ( bool ).
  • Символьный тип ( char ).
  • Целые типы. Они могут отличаться размером: short, int, long, а также могут быть знаковыми ( signed ) или беззнаковыми ( unsigned ).
  • Типы с плавающей точкой. Они также могут отличаться размерами: float, double и long double.

Тип void указывает на отсутствие информации.

К конструируемым типам относятся следующие:

  • Указатели (например, char* ).
  • Ссылки (например, char& ).
  • Массивы (например, char[] ).

Также язык позволяет разработчику конструировать собственные типы:

  • Перечислимые типы ( enum ).
  • Структуры ( struct ).
  • Классы.

В языке C# все типы можно рассматривать и под другим ракурсом, разделив их на четыре категории:

  • Типы-значения ( value ).
  • Ссылочные ( reference ).
  • Указатели ( pointer ).
  • Тип void.

Для ссылочного типа значение задает ссылку на область памяти в "куче" (heap), где расположен соответствующий объект. Для типа-значения значением являются собственно данные, а память для них выделяется в стеке.

Логический, арифметический, структуры, перечисление относятся типам-значениям. Массивы, строки и классы относятся к ссылочным типам.

И ссылочные, и обычные типы являются производными от базового класса object. В тех случаях, когда обычный тип должен вести себя как объект, создается оболочка (wrapper), которую можно рассматривать как ссылочный объект, помещенный в кучу, и в нее копируется значение переменной обычного типа. Оболочка автоматически помечается таким образом, что система знает, какое значение она содержит. Этот процесс назывется упаковкой ( boxing ), а обратный процесс - распаковкой ( unboxing ).

Упаковка происходит автоматически, для этого нужно только присвоить значение обычного типа переменной типа object. Упаковка и распаковка позволяют обрабатывать любой тип как объект. Например, в выражении

3.ToString();

целое число 3 упаковывается путем вызова функции Int32.ToString().

Массивы в C# могут быть многомерными ( multidimensional ) или невыровненными ( jagged ). Более сложные структуры данных такие, как стек и хеш-таблица определены в пространстве имен System.Collections.

В языке C# определен класс сhar[], и его можно использовать для представления строк постоянной длины. Однако массив сhar[] - это обычный массив, поэтому его нельзя инициализировать строкой символов. В C# не определено преобразование из класса сhar[] в класс String. У String есть динамический метод ToCharArray, задающий подобное преобразование в сhar[].

Класс String не разрешает изменять существующие объекты. Класс StringBuilder позволяет исправить этот недостаток. Этот класс принадлежит к изменяемым классам и его можно найти в пространстве имен System.Text.

Классы и методы в C#.

В Visual Studio.Net, и в C# в частности, любая программная система рассматривается как совокупность классов, объединенных в проекты, пространства имен, решения.

Описание класса имеет следующий синтаксис:

[атрибуты][модификаторы]class имя_класса[:список_родителей] {тело_класса}

В теле класса могут быть объявлены:

  • константы;
  • поля;
  • конструкторы и деструкторы;
  • методы;
  • события;
  • делегаты;
  • классы (структуры, интерфейсы, перечисления).

Поля класса синтаксически являются обычными переменными (объектами) языка. Их описание удовлетворяет обычным правилам объявления переменных. Поля характеризуют свойства объектов класса.

Методы класса синтаксически являются обычными процедурами и функциями языка. Методы содержат описания операций, доступных над объектами класса. Методы, называемые свойствами являются специальной синтаксической конструкцией, предназначенной для обеспечения эффективной работы с классами.

Конструктор представляет собой специальный метод класса, позволяющий создавать объекты класса. Его имя должно совпадать с именем класса. Если разработчик не определяет конструктор класса, то к классу автоматически добавляется конструктор по умолчанию - конструктор без аргументов.

Делегат в C# представляет собой описание случая класса и задает определение функционального типа (класса) данных. Экземплярами класса являются функции. Каждый делегат описывает множество функций с заданной сигнатурой. Каждая функция (метод), сигнатура которого совпадает с сигнатурой делегата, может рассматриваться как экземпляр класса, заданного делегатом. Синтаксис объявления делегата имеет следующий вид:

[<спецификатор доступа>] delegate <тип результата> <имя класса> (<список аргументов>);
Михаил Олифиренко
Михаил Олифиренко
Александр Табачук
Александр Табачук

Это только у меня не работает кнопочка "Получить код DreamSpark"? Пишет "временно не доступно..." А когда заработает?

Владимир Романов
Владимир Романов
Россия, Москва, МПУ им Н.К. Крупской