C#-intro

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Softwareentwicklung mit .NET Teil 2 Einführung in C# Dr. Ralph Zeller 1 Einleitung  Viele Entwickler wünschen sich eine Programmiersprache, die ã so…
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Softwareentwicklung mit .NET Teil 2 Einführung in C# Dr. Ralph Zeller 1 Einleitung  Viele Entwickler wünschen sich eine Programmiersprache, die • so einfach ist wie Visual Basic und • so mächtig und flexibel wie C++  C# ist die beste Wahl für das .NET Framework  Ideal für • .NET Applikationen • Web Services • ... 2 C# Designziele  Erste C/C++ ähnliche komponenten- orientierte Sprache  Garbage Collection • Keine Speicherlecks oder „wilde Pointer“  Exceptions • Error Handling von Anfang an bedacht  Typsicherheit • Keine uninitialisierten Variablen • Keine unsichere Casts 3 C# Programmstruktur  Namespaces • Enthalten Typdefinitionen und Namespaces  Typdefinitionen • Klassen, Strukturen, Interfaces, ...  Elemente von Typen • Konstanten, Felder, Methoden, Properties, Indexer, Events, Operatoren, Konstruktoren, Destruktoren  Organisation der Dateien • Keine Header-Dateien, Programmcode ist “in-line” • Die Reihenfolge der Deklarationen ist ohne Bedeutung 4 C# Program Struktur using System; namespace System.Collections { public class Stack { Entry top; public void Push(object data) { top = new Entry(top, data); } public object Pop() { if (top == null) throw new InvalidOperationException(); object result = top.data; top = top.next; return result; } } } 5 Statements und Expr.  If, while, do benötigen eine boolsche Bedingung  Mit goto kann nicht in Blöcke gesprungen werden  Switch Statement • Kein “fall-through“ im Switch Statement • “break”, “goto case” or “goto default” notwendig  Checked und unchecked Statement  Ausdrücke müssen etwas tun if (value) //Fehler if (value == 0) //ok WriteLine(“true”); WriteLine(“true”); 6 Foreach Statement  Iteration von Arrays public static void Main(string[] args) { foreach (string s in args) Console.WriteLine(s); }  Iteration von selbstdefinierten Collections foreach (Customer c in customers.OrderBy("name")) { if (c.Orders.Count != 0) { ... } } 7 Zwei Arten von Typen Value (struct) Reference (class) Variable enthält Wert Referenz Speicher Stack Heap Initialisiert mit Alles 0 Konstante: null Zuweisung kopiert Wert kopiert Referenz i 123 int i = 123; string s = "Hello world"; s "Hello world" int j = i; j 123 string t = s; t 8 Boxing und Unboxing  Jeder Datentyp kann als Objekt gespeichert oder übergeben werden int i = 123; object o = i; int j = (int)o; i 123 o 123 System.Int32 } “Boxing” j 123 } “Unboxing” 9 Selbst definierte Typen  Classes (reference) • Wird für die meisten Objekte verwendet  Structs (value) • Für Daten-Objekte (Point, Complex, etc.).  Interfaces 10 Classes and Structs class CPoint { int x, y; ... } struct SPoint { int x, y; ... } CPoint cp = new CPoint(10, 20); SPoint sp = new SPoint(10, 20); 10 sp 20 cp 10 20 CPoint 11 Klassen (class)  Einfachvererbung (single inheritance)  Implementierung von beliebig vielen Interfaces  Elemente einer Klasse • Konstanten, Felder, Methoden, Operatoren, Konstruktoren, Destruktoren • Properties, Indexer, Events • Verschachtelte Typen • Statische Elemente (static)  Zugriffsschutz • public, protected, internal, private 12 Strukturen (struct)  Sind immer “value types“  Ideal für “kleine” Objekte • Keine Allokierung auf dem Heap • Weniger Arbeit für den Garbage Collector • Effizientere Speicherbenutzung • Benutzer können “primitive” Typen selbst erzeugen • Syntax und Semantik sehr eingängig • Operator Overloading, Conversion Operators  .NET Framework nutzt diese auch • int, float, double, … sind alles structs 13 Interfaces  Enthalten Methoden, Properties, Indexer, und Events  Explizite Implementierung möglich • Löst Interface Probleme bei Namenskollisionen • Ausblenden der Implementierung vor dem Benutzer interface IDataBound { void Bind(IDataBinder binder); } class EditBox: Control, IDataBound { void IDataBound.Bind(IDataBinder binder) {...} } 14 Interfaces Beispiel 1: C# Interfaces 15 Vererbung  Methoden sind standardmäßig NICHT virtual  Eine Methode kann nur mit „override“ überschrieben werden class B { public virtual void foo() {} } class D : B { public override void foo() {} } 16 Vererbung  Methoden sind standardmäßig NICHT virtual  Überschreiben einer nicht-virtual Methode  Compilerfehler! Außer man verwendet „new“ class N : D { public new void foo() {} } N n = new N(); n.foo(); // call N’s foo ((D)n).foo(); // call D’s foo ((B)n).foo(); // call D’s foo 17 Parameterübergabe  in Parameter: Entspricht einer Übergabe „ByVal“. Es wird der Wert an die Methode übergeben static void Foo(int p) {++p;} Static void Main() { int x = 8; Foo(x); // Kopie von x wird übergeben Console.WriteLine(x); // x = 8 } 18 Parameterübergabe  refParameter: Man übergibt die Referenz an die Methode static void Foo(ref int p) {++p;} Static void Main() { int x = 8; Foo(ref x); // Referenz von x wird übergeben Console.WriteLine(x); // x = 9 } 19 Parameterübergabe  out Parameter: Erhält einen Wert von Methode zurück (Variable muss vorher nicht initialisiert werden) static void Foo(out int p) {p = 3;} Static void Main() { int x; Foo(out x); // x ist bei Übergabe nicht initialisiert Console.WriteLine(x); // x = 3 } 20 Komponentenentwicklung  Was macht eine Komponente aus? • Properties, Methoden, Events • Design-Time und Run-Time Information • Integrierte Hilfe und Dokumentation  C# hat die beste Unterstützung • Keine “naming patterns“, Adapter, ... • Keine externen Dateien  Komponenten sind einfach zu erstellen und zu verwenden 21 Properties  Eine Mischung aus Feldern und Methoden (= smart fields)  Properties sind: • für Read-Only Felder • für Validierung • für berechnete oder zusammengesetzte Werte • Eine Ersatz für Felder in Interfaces 22 Properties Beispiel public class Button: Control { private string caption; public string Caption { get { return caption; } set { caption = value; Repaint(); } } } Button b = new Button(); b.Caption = "OK"; String s = b.Caption; 23 Indexer  Praktische Möglichkeit, Container zu implementieren  Erweitern die Idee der Properties (= smart properties)  Erlauben Indexierung von Daten innerhalb des Objekts  Zugriff ist wie bei Arrays a = myDict["ABC"];  Der Index selbst kann von jedem Datentyp sein 24 Indexer Beispiel public class ListBox: Control { private string[] items; public string this[int index] { get { return items[index]; } set { items[index] = value; Repaint(); } } } ListBox listBox = new ListBox(); listBox[0] = "hello"; Console.WriteLine(listBox[0]); 25 Delegates  Ersatz für Funktionspointer  Objektorientiert, type-safe und gesichert  Delegates sind Objekte  Eine Instanz eines Delegates kapselt • eine Methode und • eine Referenz auf eine Instanz (nur wenn Methode nicht statisch)  Grundlage für Events 26 Delegates Beispiel  Definieren der Event Signatur public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);  Definieren der Event- und Aufruflogik public class Button { public event EventHandler Click; protected void OnClick(EventArgs e) { if (Click != null) Click(this, e); } } 27 Delegates Beispiel  Definieren und Installieren des Event Handlers public class MyForm: Form { Button okButton; public MyForm() { okButton = new Button(...); okButton.Click += new EventHandler(OkButtonClick); } void OkButtonClick(object sender, EventArgs e) { ShowMessage("You pressed the OK button"); } } 28 Attribute  Runtime / Design-Time Informationen für Typen und deren Elemente  Beispiele • URL für Dokumentation einer Klasse • Informationen für COM marshalling • Wie wird in XML persistiert  Bekannte Methoden sind entkoppelt • Neue Schlüsselwörter oder pragma • Zusätzliche Dateien, z.B.: .IDL, .DEF  C# Lösung: Attribute 29 Attribute  Für Typen und deren Elemente  Zugriff zur Laufzeit über “reflection“  Vollständig erweiterbar • Ein Attribut ist eine Klasse, die von System.Attribute abgeleitet wurde  Wird im .NET Framework oft benutzt • XML, Web Services, Security, Serialization, Component Model, COM und P/Invoke Interop … 30 Beispiele Attribute  Attribute sind Klassen • Abgeleitet von System.Attribute • Klassenfunktionalität = Attributfunktionalität public class HelpUrlAttribute : System.Attribute { public HelpUrlAttribute(string url) { … } public string Url { get {…} } public string Tag { get {…} set {…} } } 31 Attribut verwenden [HelpUrl("http://SomeUrl/MyClass")] class MyClass {} [HelpUrl("http://SomeUrl/MyClass”, Tag=“ctor”)] class MyClass {}  Wenn der Compiler ein Attribut sieht 1. ruft er den Konstruktor auf und übergibt die Argumente 2. falls weitere Parameter existieren, setze er das Property auf den entsprechenden Wert 3. speichert die Parameter in den Metadaten 32 Attribute abfragen  Mittels Reflection können Attribute abgefragt werden Type type = typeof(MyClass); foreach(object attr in type.GetCustomAttributes() ) { if ( attr is HelpUrlAttribute ) { HelpUrlAttribute ha = (HelpUrlAttribute) attr; myBrowser.Navigate( ha.Url ); } } 33 XML Kommentare  Konsistente Art, um Dokumentation aus dem Code zu erzeugen  "///" Komentare werden exportiert  Dokumentation wird vom Compiler durch /doc: extrahiert werden  Ein „kleines“ Schema ist eingebaut 34 Bsp. XML Kommentare class XmlElement { /// /// Returns the attribute with the given name and /// namespace /// /// The name of the attribute /// /// The namespace of the attribute, or null if /// the attribute has no namespace /// /// The attribute value, or null if the attribute /// does not exist /// /// public string GetAttr(string name, string ns) { ... } } 35 C# und Pointer  C# unterstützt • Eingebauter Typ: String • Benutzerdefinierte Referenztypen • Große Auswahl an Collection-Klassen • Referenz- und Ausgabeparameter (out , ref)  99% der Pointer werden nicht mehr benötigt  Dennoch sind Pointer verfügbar, wenn Programmcode mit unsafe markiert ist 36 Beispiel unsafe Code class FileStream: Stream { int handle; public unsafe int Read(byte[] buffer, int index, int count) { int n = 0; fixed (byte* p = buffer) { ReadFile(handle, p + index, count, &n, null); } return n; } [dllimport("kernel32", SetLastError=true)] static extern unsafe bool ReadFile(int hFile, void* lpBuffer, int nBytesToRead, int* nBytesRead, Overlapped* lpOverlapped); } 37 Fragen? Uff... 38
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