CSBasicCourse2ndedPodbelsky / CSBasicCourse2ndedPodbelsky

В. В. Подбельский

Язык C#. Базовый курс

Рекомендовано для студентов высших учебных заведений

Москва - 2013

В.В Подбельский Язык C#. Базовый курс. 2-е издание.

Доступно для первоначального знакомства и с нужной строгостью рассматриваются классы и интерфейсы, структуры и перечисления, строки и массивы, индексаторы и свойства, делегаты и события, исключения и обобщений, а также основополагающие принципы объектно-ориентированного и обобщенного программирования. Примеры программ позволяют читателю не только глубоко изучить синтаксис и семантику языка, но и получить практические навыки программирования на

C#.

Второе издание дополнено главой об обобщениях – механизме "родового" иначе обобщенного программирования.

Книга рассчитана на программистов, переходящих с других языков на язык C#, на студентов и преподавателей, связанных с разработкой программ для платформы .NET.

Предисловие

Пособие предназначено для студентов, изучающих программирование, а также для читателей, желающих самостоятельно освоить язык программирования C#. В

отличие от достаточно многочисленных руководств по C# данная книга посвящена именно основам языка, без знания которых невозможно обойтись при его практическом применении.

Такой язык программирования, как C#, нельзя изучать «линейно», условно говоря, «от аксиом к теоремам, задачам и выводам», поэтому изложение материала

(языка C# и программирования на C#) будет проходить «по спирали». К некоторым понятиям, использованным в той или иной иллюстративной программе с краткими пояснениями, в следующих темах обращаются вновь, постепенно полностью объясняя их.

Пособие состоит из 18 глав. Глава 1 дает общее представление о структуре простейшей программы на языке С#. Главы 2–6 знакомят читателя с такими базовыми понятиями процедурного программирования, как константы, переменные,

выражения, операторы. Однако процедурный подход к созданию программ на языке

C# с неизбежностью приводит к применению тех или иных классов и объектов.

Даже традиционные для языков программирования переменные базовых типов в языке C# являются «проекциями» на классы из .NET Framework. Платформа .NET Framework и особенности базовых типов языка C# как ее библиотечных классов описаны в главе 5.

Главы 7 и 8 посвящены массивам и строкам. Для массивов и строк языка C#

приходится различать объекты и ссылки на них. Тем самым читатель с необходимостью приходит к пониманию назначения конструкторов и особенностям применения операции new.

В главе 9 рассмотрены синтаксис и семантика методов языка C#, все виды параметров и особенности применения в качестве параметров ссылок. Подробно

обобщениям, механизм которых позволяют существенно повысить уровень абстракции в программировании. Наличие библиотеки обобщённых типов – одно из основных предпосылок снижения трудоёмкости разработки программного кода.

Глава 1. Объектная ориентация программ на C#

1.1. Типы, классы, объекты

Язык C# – объектно-ориентированный язык со строгой типизацией.

В объектно-ориентированных языках все является объектом – от констант и

переменных базовых типов до данных агрегированных типов любой сложности...

Но что такое тип? Тип "тип" в программировании понятие первичное. Тип

некоторой сущности декларирует для нее совокупность возможных состояний и набор допустимых действий. Понятие сущности, мы пока не уточняем, сущностями могут быть константы, переменные, массивы, структуры и т.д.

Наиболее часто понятие тип в языках программирования используют в связи с

понятием "переменная".

Примитивное (но пока достаточное для наших целей) определение: переменная

"переменная" это пара "обозначение переменной + значение переменной".

Для переменной тип вводит совокупность ее возможных значений и набор

допустимых операций над этими значениями.

Пример определения переменной в Си, Си++, C# и некоторых других языках: int spot=16;

spot – обозначение (имя) переменной, 16 – ее значение в данный момент (после

этого определения), int – название типа переменной. Этот тип int определяет для

переменной spot предельные значения, совокупность допустимых значений и набор операций с правилами их выполнения. Например, для spot определена операция получения остатка от деления (%) и особым образом определено деление на целую величину (/ в этом случае обозначает операцию целочисленного деления).

Результат spot/5 равен 3, а значением выражения spot%3 будет 1.

Типы в языке C# введены с помощью классов (а также структур,

перечислений, интерфейсов, делегатов и массивов). Но обо всём по порядку.

Понятие класса в теоретических работах, посвященных объектно-

ориентированной методологии, обычно вводится на основе понятия "объект".

Объект "объект" определяют по-разному.

Приведем примеры определений (см., например, [3]).

"Объектом называется совокупность данных (полей), определяющих состояние объекта, и набор функций (методов), обеспечивающих изменение указанных данных (состояния объекта) и доступ к ним".

"Объект – инкапсуляция множества операций (методов), доступных для внешних вызовов, и состояния, запоминающего результаты выполнения указанных операций"

После подобного определения в пособиях по объектно-ориентированному программированию перечисляются обязательные признаки объектов:

1.различимость;

2.возможность одного объекта находиться в разных состояниях (в разное время);

3.возможность динамического создания объектов;

4."умение" объектов взаимодействовать друг с другом с помощью обменов сообщениями;

5.наличие методов, позволяющих объекту реагировать на сообщения (на внешние для объекта воздействия);

6.инкапсуляция данных внутри объектов.

Введя понятие объекта, класс "класс" определяют как механизм, задающий

структуру (поля данных) всех однотипных объектов и функциональность объектов,

то есть механизм, определяющий все методы, относящиеся к объектам.

Впроцессе развития объектно-ориентированного подхода и при его реализации

вязыках программирования стало ясно, что среди данных объекта могут

существовать такие, которые принадлежат не единичному объекту, а всем объектам класса. То же было выявлено и для методов – некоторые из них могли определять не функциональность отдельного (каждого) объекта, а быть общими для класса (для всех его объектов). В совокупности поля и методы как класса, так и формируемых с его помощью объектов называются членами класса.

Для иллюстрации этих понятий и особенно отличий полей и методов класса от полей и методов его объектов рассмотрим пример: Класс с названием "студент

группы N-го курса".

поля (данные) объекта: ФИО, оценки за сессию, взятые в библиотеке книги и т.д. методы объекта: сдать экзамен, получить книги в библиотеке и т.д.

поля (данные) класса: номер курса (N), даты экзаменов, количество дисциплин в семестре и т.д.

метод класса: перевести группу на следующий курс – изменятся все данные класса, но не все объекты останутся в этом измененном классе (не обязательно все студенты будут переведены на следующий курс).

Различие между данными и методами объектов и данными и методами их класса существенно используется в языке C#. Чтобы их различать в определении (в

объявлении) класса его данные и его методы снабжаются специальным

модификатором static (статический). Примеры мы приведем позже...

Итак, класс играет две роли:

класс это контейнер для методов класса и данных класса;

класс это «трафарет», позволяющий создавать конкретные объекты.

Для каждого конкретного объекта, класс "класс" определяет структуру его состояния и поведение. Состояние объекта задается совокупностью значений его полей. Поведение объекта "поведение объекта" определяется набором методов,

относящихся к объектам данного класса.

В соответствии с объектной ориентацией языка C# - всякая программа на языке C# представляет собой класс или совокупность классов.

Внутри объявления каждого класса могут быть размещены:

данные класса (статические поля);

методы класса (статические методы);

данные объектов класса (не статические поля);

методы для работы с объектами класса (не статические методы);

внутренние классы;

дополнительные члены, речь о которых еще впереди.

1.2. Программа на C#

Формат простейшего определения (иначе декларации или объявления) класса в

C#:

class имя_класса {поля и методы}

Здесь class – служебное слово. Заключенная в обязательные фигурные скобки совокупность полей и методов называется телом класса. Среди полей и методов могут быть статические, относящиеся к классу в целом, и не статические – определяющие состояния конкретных объектов и действия над этими объектами.

Перед телом класса – находится заголовок объявления класса. Заголовок в общем случае может иметь более сложную форму, но сейчас её не нужно рассматривать. Служебное слово class всегда входит в заголовок.

имя_класса - идентификатор, произвольно выбираемый автором класса.

Отметим, что идентификатор "идентификатор" в языке C# - это последовательность букв, цифр и символов подчеркивания, которая не может начинаться с цифры. В отличие от многих предшествующих языков в идентификаторах C# можно использовать буквы разных алфавитов, например,

русского или греческого. В языке C# прописная буква отличается от той же самой строчной. Примеры идентификаторов, наверное, излишни.

Среди методов классов исполнимой программы (приложения) на языке C#

обязательно присутствует статический метод со специальным именем Main. Этот метод определяет точку входа в программу – именно с выполнения операторов метода Main( ) начинается исполнение ее кода. Исполняющая программу система

неявно (невидимо для программиста) создает единственный объект класса,

представляющего программу, и передает управление коду метода Main( ).

Прежде чем приводить примеры программ, необходимо отметить, что практически каждая программа на языке C# активно использует классы библиотеки из .NET Framework. Через библиотечные классы программе доступно то окружение, в котором она выполняется. Например, класс Console представляет в программе средства для организации консольного диалога с пользователем.

Применение в программе библиотеки классов предполагает либо создание объектов классов этой библиотеки, либо обращения к статическим полям и методам библиотечных классов.

Чтобы применять методы и поля библиотечных классов и создавать их объекты, необходимо знать состав библиотеки и возможности ее классов.

Библиотека .NET настолько обширна, что на первом этапе изучения программирования на C# придется ограничиться только самыми скромными сведениями о ней. Cо средствами библиотеки классов будем знакомиться,

используя некоторые из этих средств в небольших иллюстративных программах.

Вначале будем рассматривать программы, в каждой из которых будут применяться только статические члены некоторых библиотечных классов, и будет только один класс с единственным методом Main(). При таких ограничениях программирование на языке C# превращается в процедурное программирование. Основное отличие от традиционного императивного подхода других процедурных языков – применение особого синтаксиса для обращения к статическим членам библиотечных классов и методам объектов, представляющих в программах данные.

Для иллюстрации приведенных общих сведений о программах на C#

рассмотрим программу, которая выводит в консольное окно экрана фразу «Введите Ваше имя:», считывает имя, набираемое пользователем на клавиатуре, а затем

приветствует пользователя, используя полученное имя.

// 01_01.cs - Первая программа.