Навчальний посібник з дисципліни "Розробка програмного забезпечення на мові C#" призначений для вивчення мови C# з використанням платформи .NET. У першій частині дається коротка суть платформи .NET, класична основа мови C# на прикладі консольних додатків. У другій частині підручника розглядається розробка windows-додатків. Мова C# і пов'язане з ним середовище .NET Framework можна назвати найзначнішою з пропонованих в даний час технологій для розробників.
Навчальний посібник адресований студентам, слухачам магістратури, аспірантам, викладачам. Може бути використаний як самовчитель.
/Укладачі:
Зеленський О.С., Лисенко В.С., Сокольник
С.Г.-Кривий Ріг: Криворізький економічний
інститут Державного вищого навчального
закладу "Криворізький національний
університет", 2012.-
Укладачі:
Зеленський О.С., д.т.н., професор
Лисенко В.С., к.е.н., доцент
Сокольник С.Г., методист
Рецензенти:
Афанасьєв Є.В., д.е.н., професор
Шелевицький І.В., д.т.н., професор
ЗМІСТ
ВСТУП
Навчальний посібник призначений для поглибленого вивчення студентами об’єктно-орієнтованого програмування на мові C# - однієї з найперспективніших сучасних мов програмування. У даному посібнику, який представляє першу частину вивчення дисципліни "Розробка програм на платформі .NET" дається класична основа мови C# на прикладі консольних додатків. У наступному посібнику будуть розглянуті windows-додатки.
Окрім конструкцій мови розглядаються основні структури даних, які використовуються при написанні програм, класи бібліотеки, а також рекомендації по стилю і технології програмування. По ключових темах приводяться завдання для лабораторних робіт, кожна з яких містить до двадцяти однотипних варіантів з розрахунку на учбову групу студентів.
Мова С# як засіб навчання програмуванню володіє рядом безперечних переваг. Вона добре організована, строга, більшість її конструкцій логічні і зручні. Розвинені засоби діагностики і редагування коду роблять процес програмування приємним і ефективним. Могутня бібліотека класів платформи .NET бере на себе масу рутинних операцій, що дає можливість вирішувати складніші завдання.
Важливо, що С# є не учбовою, а професійною мовою, призначеною для вирішення широкого спектру завдань, і насамперед - в області створення розподілених застосувань, що швидко розвиваються. Тому базовий курс програмування, побудований на основі мови С#, дозволить студентам швидше стати затребуваними фахівцями - професіоналами.
Розділ 1. Основи платформи .Net
1.1. Основи платформи .Net
Програма створюється на мові, зрозумілій людині, а комп'ютер вміє виконувати тільки програми, написані на його мові - в машинних кодах. Сукупність засобів, за допомогою яких програми пишуть, коригують, перетворюють в машинні коди, налагоджують і запускають, називають середовищем розробки, або оболонкою. Середовище розробки зазвичай містить:
текстовий редактор, призначений для введення і коригування тексту програми;
компілятор, за допомогою якого програма перекладається з мови, на якій вона написана, в машинні коди;
засоби налагодження і запуску програм;
загальні бібліотеки;
довідкову систему та інші елементи.
Під платформою розуміється щось більше, ніж середовище розробки для однієї мови. Платформа .NET включає не тільки середовище розробки для декількох мов програмування, яка називається Visual Studio .NET, але і багато інших засобів, наприклад, механізми підтримки баз даних, електронної пошти та комерції.
В епоху стрімкого розвитку Інтернету - глобальної інформаційної мережі, що об'єднує комп'ютери різних архітектур, найважливішими завданнями при створенні програм стають:
переносимість - можливість виконання на різних типах комп'ютерів;
безпека - неможливість несанкціонованих дій;
надійність - здатність виконувати необхідні функції у визначених умовах;
середній інтервал між відмовами;
використання готових компонентів - для прискорення розробки;
міжмовна взаємодія - можливість застосовувати тимчасово кілька мов програмування.
Платформа .NET дозволяє успішно вирішувати всі ці задачі. Для забезпечення переносимості компілятори, що входять до складу платформи, переводять програму не в машинні коди, а в проміжну мову (Microsoft Intermediate Language, MSIL, або просто IL), яка не містить команд, що залежать від мови, операційної системи і типу комп'ютера. Програма цією мовою виконується не самостійно, а під управлінням системи, яка називається загальномовним середовищем виконання (Common Language Runtime, CLR).
Середовище CLR може бути реалізоване для будь-якої операційної системи. При виконанні програми CLR викликає так званий JIT-компілятор, що переводить код з мови IL в машинні команди конкретного процесора, які негайно виконуються. JIT означає «just in time», що можна перевести як «вчасно», тобто компілюються тільки ті частини програми, які потрібно виконати в даний момент. Кожна частина програми компілюється один раз і зберігається в кеші для подальшого використання. Схема виконання програми при використанні платформи .NET наведена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Схема виконання програми в .NET
Компілятор як результат свого виконання створює так звану збірку - файл з розширенням ехе або dll, який тримає код на мові IL і метадані. Метадані – це відомості про об'єкти, що використовуються в програмі, а також відомості про саму збірку. Вони дозволяють організувати міжмовну взаємодію, забезпечують безпеку і полегшують розгортання додатків, тобто установку програм на комп'ютерах користувачів. Збірка може складатися з декількох модулів. У будь-якому випадку вона являє собою програму, готову для установки і не вимагає для цього ні додаткової інформації, ні складної послідовності дій. Кожна збірка має унікальне ім'я.
Під час роботи програми CLR стежить за тим, щоб виконувались тільки дозволені операції, здійснює розподіл та очищення пам'яті і обробляє помилки. Це багатократно підвищує безпеку і надійність програм.
Платформа. NET містить величезну бібліотеку класів, які можна використовувати при програмуванні на будь-якій мові. NET. Загальна структура бібліотеки наведена на рис. 1.2. Бібліотека має декілька рівнів. На самому нижньому знаходяться базові класи середовища, які використовуються при створенні будь-якої програми: класи введення-виведення, обробки рядків, управління безпекою, графічного інтерфейсу користувача, зберігання даних і т.п.
Рис. 1.2. Структура платформи .NET
Над цим шаром знаходиться набір класів, що дозволяє працювати з базами даних і XML. Класи самого верхнього рівня підтримують розробку розподілених застосувань, а також Web і Windows-додатків. Програма може використовувати класи будь-якого рівня.
Докладне вивчення бібліотеки класів .NET необхідне, але і найбільш трудомістке завдання програміста при освоєнні цієї платформи. Бібліотека класів разом з CLR утворюють каркас (Framework), тобто основу платформи. Призначення решти частин платформи ми розглянемо у міру вивчення матеріалу. Платформа .NET розрахована на об'єктно-орієнтовану технологію створення програм, тому перш ніж починати вивчення мови С#, необхідно познайомитися з основними поняттями об'єктно-орієнтованого програмування (ООП).