Объектно-ориентированное программирование.-6

ним, что кроме как по значению, в языке C++ можно также передавать аргументы по ссылке и по указателю) в процедуру, функцию или метод класса;

• при возврате по значению результата функции или метода класса.

В языке C# во всех этих случаях копирование, как уже было сказано, осуществляется только для структур, классы копируют только ссылку. Передачу аргументов и возврат значений мы разберем в описании методов класса в § 4.4. Следующий пример поясняет различия при использовании оператора присваивания:

struct MyStruct2

{

public string C;

public MyStruct2(string c)

{

C = c;

}

}

class MyClass1

{

public string C;

public MyClass1(string c)

{

C = c;

}

}

static int Main(string[] args)

{

MyStruct2 x2 = new MyStruct2("mystruct"); MyClass1 y2 = new MyClass1("myclass"); MyStruct2 x6 = x2;

MyClass1 y6 = y2;

x6.C = "изменили x6.C"; y6.C = "изменили y6.C";

Console.WriteLine(x2.C); // mystruct Console.WriteLine(y2.C); // изменили y6.C return 0;

}

Итак, первый вызов метода Console.WriteLine выведет строку «mystruct», потому что мы скопировали содержимое экземпляра структуры x2 в экземпляр x6, и модификация полей структуры x6 никоим образом не влияет на содержимое структуры x2. Второй вызов выведет строку «изменили y6.C», потому что y6 – это ссылка на тот же экземпляр класса, на который ссылается y2. (рис. 3.2). На самом деле, картина не совсем такая, т.к. строки – это ссылочные типы (см. пункт 3.1.3) и, в свою очередь, размещают данные в управляемой динамической куче, но в целом данный рисунок отражает ситуацию.

101

Рис. 3.2 – Содержимое памяти после копирования класса и структуры

Пример: Samples\3.1\3_1_2_struct.

В библиотеке .NET существует достаточно много предопределенных структур. Особое место среди них занимает структура DateTime. Во-первых, она имеет собственную символическую константу в перечислении TypeCode, рассмотренном выше. Всем остальным структурам соответствует константа Object. Во-вторых, для этой структуры переопределены некоторые операции языка (см. § 3.3). В-третьих, в языке C# предусмотрены богатые возможности форматирования, а также консольного ввода/вывода даты и времени (подробнее см. § 3.2). Основная функциональность данной структуры приведена в приложении А.

3.1.2.7. Обнуляемые типы

Часто возникает необходимость в указании для какой-либо переменной флага «значение отсутствует». Например, стоит задача: найти в массиве наибольшее число, не превышающее некоторого заданного числа n. На языке C++ код может выглядеть так:

{

if(arr[i] <= n && arr[i] > x) x = arr[i];

}

cout << x << endl;

В этом коде есть проблема. Наибольшее число может быть меньше, чем –10000, и тогда мы увидим некорректный результат работы программы. И даже если вместо –10000 использовать константу, являющуюся минимальным значением типа int, проблема останется – есть вероятность, что в массиве чисел, не превышающих n, нет вообще. Тогда потребуется введение дополнительного флага:

int arr[10] = { /* инициализация массива */ };

int minpos = -2147483648; /* минимальное целое число */ bool find = false;

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

if (arr[i] <= n && arr[i] > x)

{

x = arr[i]; find = true;

}

}

if(find) cout << x << endl; else cout << "не найдено!\n";

Такое удвоение количества переменных не очень удобно. Поэтому в языке C# введены обнуляемые типы данных.

Обнуляемые типы могут представлять все значения базового типа и дополнительное пустое значение. Обнуляемый тип обозначается как <тип>?, где <тип> – базовый тип (любой ранее рассмотренный тип по значению). Данный синтаксис представляет собой сокращенное обозначение типа структуры System.Nullable<тип>. Данная структура имеет формат универсального типа (см. § 5.1).

Экземпляру обнуляемого типа можно присваивать как значения базового типа, так и значение null, означающее отсутствие значения. Члены структуры Nullable<T> перечислены в табл. 3.11.

Экземпляр, свойство HasValue которого имеет значение true, считается непустым. Свойство Value непустого экземпляра содержит возвращаемое значение.

Экземпляр, свойство HasValue которого имеет значение false, считается пустым. Пустой экземпляр имеет неопределенное значение. При попытке чтения свойства Value пустого экземпляра порождается исключительная си-

туация System.InvalidOperationException. Процесс доступа к свойству Value

обнуляемого экземпляра называется развертыванием.

Помимо конструктора по умолчанию, для каждого обнуляемого типа <тип>? предусмотрен открытый конструктор, принимающий один аргумент типа <тип>. При вызове конструктора со значением «x» типа <тип> в виде

new T?(x)

создается непустой экземпляр типа <тип>?, свойству Value которого присваивается значение «x». Процесс создания непустого экземпляра обнуляемого типа с использованием заданного значения называется свертыванием.

Обнуляемые или ссылочные типы (см. пункт 3.1.3) не могут использоваться в качестве базовых для обнуляемого типа. Например, int?? (аналог

Nullable<Nullable<int>>) и string? (Nullable<string>) являются недопусти-

мыми типами.

Поиск наименьшего положительного элемента в массиве с использованием обнуляемого типа будет выглядеть так:

int[] arr = new int[10] { /* инициализация массива */ }; int? x = null;

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

if (arr[i] <= n && (x == null || arr[i] > x)) x = arr[i];

}

104

Пример:

int a = 7;

long b = a; // ОК

int c1 = b; // Ошибка int c2 = (int)b; // ОК int c3 = (byte)b; // ОК

Итак, в первом случае неявное преобразование из типа int в тип long выполняется успешно, потому что диапазон типа long полностью перекрывает диапазон типа int. Обратное преобразование во втором случае влечет ошибку компиляции. В третьем случае происходит явное преобразование из типа int в тип long, а в четвертом – сначала явное преобразование из long в byte, а затем – неявное из byte в int. Если в процессе неявного преобразования значение экземпляра objB выходит за диапазон допустимых значений типа экземпляра objA, происходит переполнение (и, как следствие, потеря данных):

long big = 10000000000; int small = (int)big; Console.WriteLine(small);

В данном случае мы увидим на консоли число 1410065408. Почему? Потому что 1000000000010 = 0x2540BE40016, тип Int32 может вместить только 4 байта (т.е. 0x540BE40016 = 141006540810), остальные теряются. Поэтому в таблице и поставлены знаки вопроса – нельзя был полностью уверенным в результате явного преобразования.

Как отследить переполнение? Для этого в языке C# существуют такие операторы, как checked и unchecked. Первый из них включает проверку переполнения, а второй – отключает (по умолчанию проверка отключена). Если при включенной проверке возникает переполнение, генерируется исключительная ситуация System.OverflowException (подробнее об исключительных ситуациях – в § 3.4). Пример:

106

try

{

short s1 = 30000;

byte b1 = checked((byte)s1); Console.WriteLine("b1 = " + b1);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b1: " + e);

}

checked

{

try

{

short s2 = 30000; byte b2 = (byte)s2;

Console.WriteLine("b2 = " + b2);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b2: " + e);

}

}

unchecked

{

try

{

short s5 = 30000;

byte b5 = checked((byte)s5); Console.WriteLine("b5 = " + b5);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b5: " + e);

}

}

checked

{

try

{

short s6 = 30000;

byte b6 = unchecked((byte)s6); Console.WriteLine("b6 = " + b6);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b6: " + e);

}

}

Результат работы данного фрагмента кода:

b1: System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции.

b2: System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции.

b5: System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения

107

арифметической операции. b6 = 48

Для переменной b1 проверка ошибок была включена только в момент преобразования, а для переменной b2 – для целого блока операторов (варианты синтаксиса операторов checked и unchecked мы разберем в § 3.3). В обоих случаях будет генерироваться исключительная ситуация, т.к. в момент преобразования проверка включена. Для переменной b5 проверка для блока операторов была отключена, но в момент преобразования ее временно включили. Т.к. приоритет имеет ближайший из операторов checked/unchecked, опять видим сообщение об исключительной ситуации. Для переменной b6 ситуация обратная – оператор unchecked описан ближе, чем checked. Т.к. в момент преобразования проверка отключена, сообщение об ошибке не появляется, видим на консоли «48» – усеченное до одного байта значение 30000.

Также для явного преобразования значений в библиотеке .NET предусмотрен класс System.Convert (наследуется от System.Object). Он содержит множество методов для преобразования типов данных. Наиболее часто используемые методы имеют следующий формат:

public static <тип1> To<класс>(<тип2> value);

Здесь «тип2» – тип преобразуемого экземпляра value, «тип1» – тип, к которому мы преобразуем значение, а «класс» – имя класса .NET, соответствующее этому типу. Например, в предыдущем примере мы преобразовывали тип short к типу byte. Соответствующий метод класса Convert будет иметь следующую сигнатуру:

public static byte ToByte(short value);

Независимо от того, включена проверка переполнения или нет, при ошибках преобразования типов данных классом Convert будут генерироваться исключительные ситуации:

1) InvalidCastException при попытке преобразования

•типа Char к типам Boolean, Single, Double, Decimal или DateTime или наоборот;

•типа DateTime к любому другому типу, кроме String, и, наоборот, любого типа, кроме String, к типу DateTime. Об этом мы еще поговорим при изучении форматирования в § 3.2.

2) FormatException при попытке преобразования

•строки, не равной Boolean.TrueString или Boolean.FalseString к типу

108

Boolean;

•строки, содержащей несколько символов, к типу Char;

•недопустимой строки в числовой тип или DateTime. 3) OverflowException при потере данных.

Пример:

try

{

short s3 = 30000;

byte b3 = Convert.ToByte(s3); Console.WriteLine("b3 = " + b3);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b3: " + e);

}

unchecked

{

try

{

short s4 = 30000;

byte b4 = Convert.ToByte(s4); Console.WriteLine("b4 = " + b4);

}

catch (Exception e)

{

Console.WriteLine("b4: " + e);

}

}

Результаты работы:

b3: System.OverflowException: Значение было недопустимо малым или недопустимо большим для беззнакового байта.

b4: System.OverflowException: Значение было недопустимо малым или недопустимо большим для беззнакового байта.

Как мы видим, независимо от включения или выключения проверки, класс Convert генерирует исключительную ситуацию при возникновении переполнения.

Пример: Samples\3.1\3_1_2_types.

3.1.3. Типы данных по ссылке

Итак, все классы, наследуемые от System.ValueType, являются типами данных по значению. Все остальные классы, наследуемые от System.Object – это типы данных по ссылке. Ссылочные типы подразделяются на классы, интерфейсы, массивы и делегаты. Некоторые типы классов имеют особое значение:

109

•System.Object – первичный базовый класс для всех типов;

•System.String – строковый тип языка C#;

•System.ValueType – базовый класс для всех типов значений;

•System.Enum – базовый класс для всех перечисляемых типов;

•System.Array – базовый класс для всех типов массивов;

•System.Delegate – базовый класс для всех типов делегатов;

•System.Exception – базовый класс для всех типов исключений;

•System.Attribute – базовый класс для всех атрибутов.

Здесь мы рассмотрим только строки и массивы, остальные классы рассматриваются далее.

Вообще, когда речь идет о ссылочных типах, не имеются в виду ссылки, аналогичные ссылкам C++:

<тип> &<идентификатор> = <выражение>;

В языке C++ ссылка размещается на стеке и содержит только адрес на другой объект (экземпляр класса, встроенного типа данных и т.п.), который может быть размещен как на стеке, так и в динамической куче. Указатель C++ тоже содержит адрес, но в явной форме. Ссылка же маскирует тот факт, что она содержит адрес, позволяя работать с ней, как с обычным экземпляром по значению. Ссылка в C++ обязательно должна быть инициализирована (при попытке объявить неинициализированную ссылку компилятор сразу выдает ошибку), а указатель может не инициализироваться (содержать

NULL).

Ссылка в языке C# комбинирует свойства ссылок и указателей C++. Во-первых, сама ссылка хранится на стеке, а данные, на которые она указывает – в управляемой динамической куче. Невозможно получить ссылку на объект, хранящийся на стеке (т.е. на экземпляр типа по значению)! Это легко проверить:

int value = 5;

object refobj = value;

value = 7; Console.WriteLine(value); Console.WriteLine(refobj);

Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(value, refobj));

На консоли видим:

7

5 False

110