Оглавление
- Типы данных
- Предопределенные типы данных
- Выражения
- Классы
- Структуры
- Интерфейсы
- Делегирование
- Перечисление
- Пространства имен
- Свойства
- Индексаторы
- События
- Атрибуты
- Заключение
В этом обзоре мы познакомимся с новым языком программирования C# (читается C Sharp - си-диез, то есть нота «си», повышенная на полтона), недавно объявленным фирмой Microsoft. У читателя может возникнуть вполне логичный вопрос: зачем нужен еще один язык программирования, когда у Microsoft есть и Basic, и C/C++, и Java, не говоря уже о подмножестве Visual Basic - Visual Basic for Application и скриптовых языках VBScript и JScript?
По словам менеджеров фирмы Microsoft, язык C# создавался в первую очередь для разработчиков, использующих C и С++, чтобы позволить им более эффективно создавать Internet-приложения. Так, C# будет тесно интегрирован с языком XML, протоколом SOAP и другими Web-технологиями (на момент написания данного обзора детали этой интеграции объявлены не были). Очевидно, что реализовать какие-либо новые возможности на уровне языка в языках С/С++ нельзя, так как в этом случае был бы нарушен ANSI-стандарт; язык Visual Basic не предоставляет ряда возможностей С/С++; с языком Java также невозможно обращаться как со своим собственным. Поэтому фирма Microsoft выбрала иной путь - создала новый язык.
Язык C# - это простой объектно-ориентированный язык, напоминающий С++ и Java, но при этом в нем нет некоторых конструкций. Например, C# не поддерживает макросов, шаблонов, директив #include , а также различных способов доступа к объектам - вместо того, чтобы думать над тем, когда использовать точку ( . ), ссылку ( -> ) или оператор области действия ( :: ), вы всегда используете точку. Для того чтобы снизить возможность внесения ошибок в создаваемый код, в C# введен механизм сборки мусора (garbage-collection): вас больше не должны заботить указатели, ссылки или утечки памяти - за всем этим следит исполняющее ядро языка. В языке нет глобальных переменных, множественного наследования и ряда других конструкций.
Язык C#, вместе с Visual Basic (Visual Basic .NET, объединившем в себе функциональность Visual Basic и VBScript), Visual C++ и скриптовым языком JScript (JScript .NET), будет входить в состав Microsoft Visual Studio .NET (ранее называлась Visual Studio 7). Все эти языки обеспечивают доступ к платформе Microsoft .NET (ранее эта платформа называлась Next Generation Windows Services NGWS), которая содержит общее исполняющее ядро и обширную библиотеку классов. Ядро работает на уровне общего языка, известного под названием Common Language Subset (CLS, также называется Common Language Specification), который обеспечивает взаимодействие между всеми языками и библиотекой классов. Для разработчиков это означает, что C# будет иметь доступ ко всем средствам, знакомым разработчикам на Visual Basic и Visual C++.
Отметим, что в составе Microsoft Visual Studio .NET нет средства разработки на языке Java - Microsoft Visual J++. По мнению многих аналитиков, Microsoft Visual J++, тесно связанный с платформой Windows, не получил широкого распространения, так как не обладал никакими преимуществами перед с Visual Basic и Visual C++. Также следует вспомнить о судебном иске фирмы Sun по поводу нарушения фирмой Microsoft лицензионного соглашения и введения расширений в язык; обсуждение виртуальной машины Microsoft и т.п. Более того, лицензия Microsoft на язык Java заканчивается в марте будущего года и скорее всего продлена не будет. Фирма Rational Software работает над компилятором языка Java, который будет интегрироваться с Visual Studio .Net. Дата выпуска этого компилятора пока не объявлена. Но вернемся к теме нашего обзора - языку C#.
По традиции, заведенной еще Керниганом и Ричи в далеких уже 70-х, принято знакомиться с возможностями языка, написав программу, выводящую на экран фразу «Hello, world». На языке C# такая программа выглядит следующим образом:
using System;
class Hello
{
static void Main() {
Console.WriteLine("Hello, world");
}
}
Давайте подробно рассмотрим каждую строку этой программы.
Директива using System указывает на то, что мы обращаемся к пространству имен (namespace) System , предоставляемому ядром Microsoft .NET. Это пространство имен содержит класс Console , используемый в методе Main() . Пространства имен служат для логической организации элементов библиотеки классов. Директива using позволяет использовать члены пространства имен более простым образом. Так, ниже мы используем вызов Console.WriteLine , который является сокращенным вариантом вызова System.Console.WriteLine . Отметим, что эта концепция схожа с директивой Use в языке Object Pascal.
Функция Main является статическим членом класса Hello . Как мы отметили выше, глобальных переменных в языке не существует - переменные и функции всегда объявляются внутри объявлений классов или структур.
Строка «Hello, world» выводится на экран методом WriteLine класса Console . Здесь мы используем единую библиотеку классов, доступную из C#, Visual Basic и Visual C++. Язык C# не имеет собственной библиотеки классов.
Программы на C# сохраняются в файлах с расширением .cs - наша программа может быть сохранена в файле hello.cs, будучи откомпилированной пакетным компилятором csc :
csc hello.cs
превратится в исполняемый файл hello.exe , запуск которого на выполнение приведет к выводу строки «Hello, world» на экран.
После того как мы получили некоторое представление о языке C#, давайте рассмотрим его основные конструкции более подробно.
Типы данных
В языке C# существует две разновидности типов данных: значимые типы ( value types ) и ссылочные типы ( reference types ). К значимым типам относятся простые типы ( char , int , float ), перечисляемые типы ( enum ) и структуры ( struct ), то есть типы, напрямую содержащие данные. Ссылочными типами являются классы, интерфейсы, массивы (поддерживаются одно- и многомерные массивы) и делегаты: типы, хранящие ссылки на объекты.
Для задания новых типов данных разработчики могут использовать перечисления и структуры, а также классы, интерфейсы и делегатов.
Предопределенные типы данных
Язык C# содержит ряд предопределенных значимых и ссылочных типов, большинство из которых пришло из языков С/С++.
К предопределенным значимым типам относятся целочисленные типы (со знаком - sbyte , short , int , long и без знака - byte , ushort , uint , ulong ), числа с плавающей точкой ( float и double ) и типы bool , char и decimal .
Предопределенные ссылочные типы представлены типами object и string . Тип object является универсальным базовым типом для всех остальных типов.
Для каждого предопределенного типа существует ключевое слово, которому соответствует системное определение. Например, ключевому слову int соответствует определение System.Int32 .
В языке C# все типы данных, включая и значимые типы, могут рассматриваться как объекты. Это позволяет вызывать методы даже таких примитивных типов, как int . Например:
using System;
class Demo
{
static void Main() {
Console.WriteLine(3.ToString());
}
}
Здесь мы используем метод ToString для вывода значения константы типа int . Согласитесь, что это напоминает язык Java.
Выражения
Большинство выражений в C# унаследовано из языков С/С++, но здесь есть ряд добавлений и изменений. Отметим, что поддерживаются выражения с меткой и оператор goto (можно ожидать новую волну обсуждений по поводу этого оператора, но мне кажется, что он будет существовать до тех пор, пока существует ассемблерная инструкция JMP ), объявления локальных констант и локальных переменных перечислением ( const int b = 2, c = 3; ), вычисляемые выражения и функции, операторы switch , while , do , for , foreach (для перебора элементов коллекций), break , continue , return , throw , try , checked/unchecked (для контроля переполнения при выполнении арифметических операций и преобразования целочисленных типов) и lock .
Классы
Объявления классов используются для задания новых ссылочных типов. Язык C# не поддерживает множественного наследования, но класс может реализовать несколько интерфейсов. Членами класса могут быть константы, поля, методы, свойства, индексаторы, события, операторы, конструкторы, деструкторы и вложенные описания типов. Каждый член класса может иметь описатель доступа.
| Описатель | Назначение |
|---|---|
| public | Члены доступны из всего кода |
| protected | Члены доступны только из наследуемых классов |
| internal | Члены доступны только из данного класса |
| protected internal | Члены доступны только из наследуемых классов данного класса |
| private | Члены доступны только из данного класса |
Структуры
Структуры во многом схожи с классами - они могут реализовывать интерфейсы, могут иметь члены, но отличаются от классов тем, что являются значимыми, а не ссылочными типами и не поддерживают наследования.
Интерфейсы
Интерфейсы (ключевое слово interface ) служат для описания способа обращения к классу или структуре. Интерфейсы могут содержать методы, свойства, индексаторы и события. Например, ниже показан интерфейс, содержащий индексатор, событие, метод и свойство.
interface Idemo
{
string this[int index] { get; set; }
event EventHandler E;
void F(int value);
string P { get; set; }
}
public delegate void EventHandler(object sender, Event e);
Интерфейсы могут задавать множественное наследование; классы и структуры могут использоваться для реализации нескольких интерфейсов.
Делегирование
Делегирование позволяет адресовать одни и те же указатели на функции из языка C++ и других языков. В отличие от указателей на функции, делегаты являются объектно-ориентированными и типизированными. Делегаты - это ссылочные типы, созданные на базе общего класса System.Delegate .
Перечисление
Тип данных enum используется для описания группы связанных символических констант. Этот тип данных делает код более простым и позволяет использовать визуальные средства, облегчающие написание такого кода.
Пространства имен
В программах на C# используются пространства имен. Эти пространства имен служат как для внутренней, так и для внешней организации системы - для подачи способа представления программных элементов для программ. В рассмотренной выше демонстрационной программе мы уже видели, как используется пространство имен.
Для реализации пространства имен используется ключевое слово namespace :
namespace Microsoft.CSharp.Introduction
{
public class HelloMessage
{
public string GetMessage() {
return "Hello, world";
}
}
}
Реализованное выше пространство имен имеет имя Microsoft.CSharp.Introduction - пространство имен Introduction содержится в пространстве имен CSharp , которое, в свою очередь, содержится в пространстве имен Microsoft . Эта иерархия показана ниже:
namespace Microsoft
{
namespace CSharp
{
namespace Introduction
{....}
}
}
Теперь мы можем переписать нашу демонстрационную программу так, чтобы она использовала класс HelloMessage . Можно использовать либо полное имя класса - в нашем случае это:
Microsoft.CSharp.Introduction.HelloMessage
либо воспользоваться директивой using , как показано ниже.
using Microsoft.CSharp.Introduction;
class Hello
{
static void Main() {
HelloMessage m = new HelloMessage();
System.Console.WriteLine(m.GetMessage());
}
}
В языке C# также можно использовать псевдонимы. Это бывает полезно в тех случаях, когда возникают противоречия в именованиях методов в двух или более библиотеках.
Свойства
Свойство - это именованный атрибут, ассоциированный с объектом или классом. Примерами свойств могут быть длина строки, размер шрифта, заголовок окна, имя клиента и т.п. Свойства являются расширениями полей: и те и другие - это именованные члены с ассоциированными типами, а синтаксис доступа к полям и свойствам одинаков. В отличие от полей свойства имеют механизм для ассоциации действий по чтению и записи атрибутов объекта.
Для задания свойств в языке C# используется специальный синтаксис. Первая часть объявления свойства схожа с объявлением поля, вторая часть включает описание способа получения и установки значения - они называются get accessor и set accessor . Объявление свойства Caption класса Button показано ниже:
public class Button: Control
{
private string caption;
public string Caption {
get {
return caption;
}
set {
caption = value;
Repaint();
}
}
}
Свойства доступны для чтения и для записи. При обращении к значению свойства вызывается механизм чтения (get accessor) , при изменении значения вызывается механизм записи ( set accessor ). Как мы отмечали выше, доступ к свойствам аналогичен доступу к полям:
Button b = new Button(); b.Caption = "ABC"; // установить заголовок string s = b.Caption; // получить заголовок b.Caption += "DEF"; // получить и установить
Индексаторы
Если свойства в языке C# можно рассматривать как расширенные поля, то индексаторы - это расширенные массивы. В качестве примера рассмотрим интерфейсный элемент ListBox , в котором отображается набор строк. Предположим, что класс ListBox «хочет» сделать доступным массив, в котором хранятся строки, а также «хочет», чтобы содержимое интерфейсного элемента автоматически обновлялось при изменении массива строк. Для решения этой задачи можно использовать индексатор. Синтаксис объявления индексатора схож с синтаксисом объявления свойства - отличием является то, что индексаторы безымянны (используется ключевое слово this ), а дополнительные параметры указываются в квадратных скобках:
public class ListBox: Control
{
private string[] items;
public string this[int index] {
get {
return items[index];
}
set {
items[index] = value;
Repaint();
}
}
}
Ниже показан пример использования индексатора.
ListBox listBox = ...; listBox[0] = "hello"; Console.WriteLine(listBox[0]);
События
События позволяют классу объявлять нотификации, к которым клиенты могут присоединять исполняемый код в виде обработчиков событий.
Объявление события во многом схоже с объявлением поля, за исключением того, что здесь используется ключевое слово event . В приведенном ниже примере показано объявление события Click типа EventHandler для класса Button .
public delegate void EventHandler(object sender, Event e);
public class Button: Control
{
public event EventHandler Click;
public void Reset() {
Click = null;
}
}
Внутри класса Button член Click соответствует полю типа EventHandler , извне же член Click может использоваться только в левой части операторов += и -= . Это ограничение позволяет клиентскому коду только добавлять или удалять обработчики событий. В приведенном ниже примере клиентский код в классе Form1 добавляет обработчик события Button1_Click для события Click класса Button . В методе Disconnect обработчик события удаляется:
using System;
public class Form1: Form
{
public Form1() {
// Добавить Button1_Click как обработчик
// события Button1.Click
Button1.Click += new EventHandler(Button1_Click);
}
Button Button1 = new Button();
void Button1_Click(object sender, Event e) {
Console.WriteLine("Button1 was clicked!");
}
public void Disconnect() {
// Удалить обработчик события Button1.Click
Button1.Click - = new EventHandler(Button1_Click);
}
}
Атрибуты
C# является процедурным языком и, как все процедурные языки, содержит некоторые декларативные элементы. Например, доступность метода класса описывается атрибутами public , protected , internal , protected internal или private . Поддержка атрибутов в языке C# позволяет программистам создавать новые типы декларативной информации и извлекать эту информацию во время работы программы. Например, можно объявить атрибут HelpAttribute , который будет использоваться для ассоциирования классов и методов с документацией по ним:
[AttributeUsage(AttributeTargets.All)]
public class HelpAttribute: System.Attribute
{
public HelpAttribute(string url) {
this.url = url;
}
public string Topic = null;
private string url;
public string Url {
get { return url; }
}
}
Выше показана реализация атрибута класса HelpAttribute , имеющего один позиционный параметр (string url) и один именованный аргумент (string Topic) . Позиционные параметры служат для задания параметров конструкторов в классах с атрибутами, именованные - для реализации свойств с возможностью чтения и записи. Использование атрибутов показано ниже.
[Help("http://www.mycompany.com/…/Class1.htm")]
public class Class1
{
[Help("http://www.mycompany.com/…/Class1.htm", Topic ="F")]
public void F() {}
}
Для доступа к атрибутам во время исполнения программы используются встроенные механизмы ядра Microsoft .NET. Например:
using System;
class Test
{
static void Main() {
Type type = typeof(Class1);
object[] arr = _
type.GetCustomAttributes(typeof(HelpAttribute));
if (arr.Length == 0)
Console.WriteLine("Class1 has no Help attribute.");
else {
HelpAttribute ha = (HelpAttribute) arr[0];
Console.WriteLine("Url = {0}, Topic = {1}", _
ha.Url, ha.Topic);
}
}
}
Заключение
В данном обзоре мы познакомились с новым языком C#, который является одним из основных программных элементов новой платформы Microsoft .NET. Мы рассмотрели основные возможности этого языка, обсудили синтаксические конструкции и показали несколько примеров их использования. Язык C# еще находится в стадии разработки, и еще не все его возможности реализованы. После завершения работы над спецификацией языка она будет передана в комитет ECMA (http://www.ecma.org), который занимается различными стандартами, в частности стандартом языка JavaScript (ECMAScript). В заключение отметим, что в прошлом году фирма Sun направляла в комитет ECMA спецификацию языка Java, но отозвала ее (сославшись на то, что в результате процесса стандартизации Sun потеряет возможность управлять развитием языка), и теперь развитием и стандартизацией Java занимается Java Community Process.
Несколько фактов о языке C#
Язык C# вобрал в себя лучшие черты языков С++ и Java; одним из его разработчиков был Андерс Хейлсберг (Anders Heilsberg) - создатель TurboPascal и главный архитектор Delphi (до версии 4.0).
- Язык C# схож с С++, но управляет памятью и строками и поставляется с библиотекой графических интерфейсов (UI library). Если вы хотите более простой С++, используйте C#.
- Язык C# компилируется в тот же промежуточный язык, что и Visual Basic. Это означает, что вы можете выбирать один из двух языков для решения той или иной задачи и смешивать их в одном приложении.
- Даже если вы знаете язык С++, код на нем писать труднее и дольше, чем на C#. Разработка приложений на C# более проста за счет более простого синтаксиса языка.