Презентация "Язык программирования C# "

Скачать материал

Подписи к слайдам:

Язык программирования C# Введение Основные критерии качества программы

Для достижения этих целей программа должна:
иметь простую структуру
быть хорошо читаемой
быть легко модифицируемой

надежность
возможность точно планировать производство и сопровождение

Парадигмы программирования

Парадигма — способ организации программы, принцип ее построения. Наиболее распространенными являются процедурная и объектно-ориентированная парадигмы. Они различаются способом декомпозиции, положенным в основу при создании программы.

Процедурная декомпозиция состоит в том, что задача, реализуемая программой, делится на подзадачи, а они, в свою очередь — на более мелкие этапы, то есть выполняется пошаговая детализация алгоритма решения задачи.
Объектно-ориентированная декомпозиция предполагает разбиение предметной области на объекты и реализацию этих объектов и их взаимосвязей в виде программы.
Кроме того, существуют функциональная и логическая парадигмы.

Первый взгляд на классы

Понятие класс аналогично обыденному смыслу этого слова в контексте «класс членистоногих», «класс задач».
Класс является обобщенным понятием, определяющим характеристики и поведение некоторого множества конкретных объектов этого класса, называемых экземплярами класса (объектами).

Все классы .NET имеют одного общего предка — класс object, и организованы в единую иерархическую структуру.
Классы логически сгруппированы в так называемые пространства имен, которые служат для упорядочивания имен классов и предотвращения их конфликтов: в разных пространствах имена могут совпадать. Пространства имен могут быть вложенными

Класс содержит данные, задающие свойства объектов класса, и функции (методы), определяющие их поведение.

Трансляция

Компиляция Интерпретация

Исходный текст программы

Компилятор,
компоновщик

Программа на машинном языке

Выполнение
программы

Оператор на исходном языке

Интерпре-
татор

Команды на машинном языке

Выполнение
команд

Гибридная схема трансляции

Исходный текст программы

Компилятор

Программа на промежуточном языке

Исполняющая
система

Схема выполнения программы в .NET

Компилятор

Исходный текст программы

Исполняемый файл (IL и метаданные)

Базовые классы среды (IL и метаданные)

Загрузчик классов

JIT-компилятор

Исполняемый код (маш. команды)

Выполнение программы

Вызовы нескомпили-рованных методов

Сборка (.exe или .DLL)

Основные понятия языка

Состав языка

Состав языка

Символы:

буквы: A-Z, a-z, _, буквы нац. алфавитов
цифры: 0-9, A-F
спец. символы: +, *, {, …
пробельные символы

Лексемы:

константы 2 0.11 “Вася”
имена Vasia a _11
ключевые слова double do if
знаки операций + - =
разделители ; [ ] ,

Выражения

выражение - правило вычисления значения: a + b

Операторы

исполняемые: c = a + b;
описания: double a, b;

Константы (литералы) C#

Вид Примеры
Булевские true false
Целые дес. 8 199226 0Lu
шестн. 0xA 0x1B8 0X00FFL
Веществ. с тчк 5.7 .001f 35m
с порядком 0.2E6 .11e–3 5E10
Символьные 'A' '\x74' '\0' '\uA81B' Строковые "Здесь был Vasia"
"\tЗначение r=\xF5\n"
"Здесь был \u0056\u0061"
@"C:\temp\file1.txt"
Константа null null

Имена (идентификаторы)

имя должно начинаться с буквы или _;
имя должно содержать только буквы, знак подчеркивания и цифры;
прописные и строчные буквы различаются;
длина имени практически не ограничена.
имена не должны совпадать с ключевыми словами, однако допускается: @if, @float…
в именах можно использовать управляющие последовательности Unicode

Примеры правильных имен:
Vasia, Вася, _13, \u00F2\u01DD, @while.
Примеры неправильных имен:
2late, Big gig, Б#г

Нотации

Понятные и согласованные между собой имена — основа хорошего стиля. Существует несколько нотаций — соглашений о правилах создания имен.
В C# для именования различных видов программных объектов чаще всего используются две нотации:
Нотация Паскаля - каждое слово начинается с прописной буквы:

MaxLength, MyFuzzyShooshpanchik

Camel notation - с прописной буквы начинается каждое слово, составляющее идентификатор, кроме первого:

maxLength, myFuzzyShooshpanchik

Ключевые слова, знаки операций, разделители

Ключевые слова — идентификаторы, имеющие специальное значение для компилятора. Их можно использовать только в том смысле, в котором они определены.

Например, для оператора перехода определено слово goto.

Знак операции — один или более символов, определяющих действие над операндами. Внутри знака операции пробелы не допускаются.

Например, сложение +, деление /, сложное присваивание %=.

Операции делятся на унарные (с одним операндом), бинарные (с двумя) и тернарную (с тремя).

Разделители используются для разделения или, наоборот, группирования элементов. Примеры разделителей: скобки, точка, запятая.

Ключевые слова C#

abstract as base bool break byte case catch char checked class const continue decimal default delegate do double else enum event explicit extern false finally fixed float for foreach goto if implicit in int interface internal is lock long namespace new null object operator out override params private protected public readonly ref return sbyte sealed short sizeof stackalloc static string struct switch this throw true try typeof uint ulong unchecked unsafe ushort using virtual void volatile while

Типы данных

Концепция типа данных

внутреннее представление данных => множество их возможных значений
допустимые действия над данными => операции и функции

Тип данных определяет:

Различные классификации типов данных

Типы данных

Простые

Структурированные

Типы данных

Встроенные

Определяемые программистом

Типы данных

Статические

Динамические

Тип void

Указатели

Типы данных

Ссылочные

object
Массивы
Строки string
Классы
Интерфейсы
Делегаты

Значения

Булевский
Целые
Вещественные
Финансовый
Символьный

Перечисления

Структурные
типы

Структуры

Типы nullable

Основная классификация типов C#

Хранение в памяти величин значимого и ссылочного типа

Хип

Стек

Ссылка

Значение

Тип-значение

Ссылочный тип

Значение

Ссылка

Значение

Ссылка

Значение

Встроенные типы данных C#

Логический и целые

Название	Ключевое слово	Тип .NET	Диапазон значений	Описание	Размер, бит
Булевский	bool	Boolean	true, false
Целые	sbyte	SByte	–128 — 127	знаковое	8
	byte	Byte	0 — 255	беззнаковое	8
	short	Int16	–32768 —32767	знаковое	16
	ushort	UInt16	0 — 65535	беззнаковое	16
	int	Int32	≈(–2109 — 2109)	знаковое	32
	uint	UInt32	≈(0 — 4109)	беззнаковое	32
	long	Int64	≈(–91018 — 91018)	знаковое	64
	ulong	UInt64	≈(0— 181018)	беззнаковое	64

Остальные

Символьный	char	Char	U+0000 — U+ffff	символ Unicode	16
Веществен-ные	float	Single	1.510-45 — 3.41038	7 цифр	32
	double	Double	5.010-324 — 1.710308	15-16 цифр	64
Финансовый	decimal	Decimal	1.010-28 — 7.91028	28-29 цифр	128
Строковый	string	String	длина ограничена объемом доступной памяти	строка из символов Unicode
object	object	Object	можно хранить все, что угодно	всеобщий предок

Название

Ключевое слово

Тип .NET

Диапазон значений

Описание

Размер, бит

Поля и методы встроенных типов

Любой встроенный тип C# построен на основе стандартного класса библиотеки .NET. Это значит, что у встроенных типов данных C# есть методы и поля. С помощью них можно, например, получить:

double.MaxValue (или System.Double.MaxValue) — максимальное число типа double;
uint.MinValue (или System.UInt32.MinValue) — минимальное число типа uint.

В вещественных классах есть элементы:

положительная бесконечность PositiveInfinity;
отрицательная бесконечность NegativeInfinity;
«не является числом»: NaN.

Математические функции: класс Math

Имя	Описание	Результат	Пояснения
Abs	Модуль	перегружен	\|x\| записывается как Abs(x)
Acos	Арккосинус	double	Acos(double x)
Asin	Арксинус	double	Asin(double x)
Atan	Арктангенс	double	Atan(double x)
Atan2	Арктангенс	double	Atan2(double x, double y)— угол, тангенс которого есть результат деления y на x
BigMul	Произведение	long	BigMul(int x, int y)
Ceiling	Округление до большего целого	double	Ceiling(double х)
Cos	Косинус	double	Сos(double x)
Cosh	Гиперболический косинус	double	Cosh(double x)
DivRem	Деление и остаток	перегружен	DivRem(x, y, rem)
E	База натурального логарифма (число е)	double	2,71828182845905
Exp	Экспонента	double	ex записывается как Exp(x)

Floor	Округление до меньшего целого	double	Floor(double х)
IEEERemainder	Остаток от деления	double	IEEERemainder(double x, double y)
Log	Натуральный логарифм	double	logex записывается как Log(x)
Log10	Десятичный логарифм	double	log10x записывается как Log10(x)
Max	Максимум из двух чисел	перегружен	Max(x, y)
Min	Минимум из двух чисел	перегружен	Min(x, y)
PI	Значение числа π	double	3,14159265358979
Pow	Возведение в степень	double	xy записывается как Pow(x, y)
Round	Округление	перегружен	Round(3.1) даст в результате 3 Round (3.8) даст в результате 4
Sign	Знак числа	int	аргументы перегружены
Sin	Синус	double	Sin(double x)
Sinh	гиперболический синус	double	Sinh(double x)
Sqrt	Квадратный корень	double	√x записывается как Sqrt(x)
Tan	Тангенс	double	Tan(double x)
Tanh	Гиперболический тангенс	double	Tanh(double x)

Линейные программы

Структура простейшей программы на С#

using System;
namespace A
{
class Class1
{
static void Main()
{
// описания и операторы
}
// описания
}
}

Переменные

Переменная — это величина, которая во время работы программы может изменять свое значение.
Все переменные, используемые в программе, должны быть описаны.
Для каждой переменной задается ее имя и тип:
int number; float x, y; char option;
Тип переменной выбирается исходя из диапазона и требуемой точности представления данных.

Общая структура программы на С#

пространство имен

Класс А

Класс В

Метод Main

Переменные класса

Методы класса:

Переменные класса

Локальные переменные

Методы класса:

Область действия и время жизни переменных

Переменные описываются внутри какого-л. блока (класса, метода или блока внутри метода)

Блок — это код, заключенный в фигурные скобки. Основное назначение блока — группировка операторов.
Переменные, описанные непосредственно внутри класса, называются полями класса.
Переменные, описанные внутри метода класса, называются локальными переменными.

Область действия переменной - область программы, где можно использовать переменную.
Область действия переменной начинается в точке ее описания и длится до конца блока, внутри которого она описана.
Время жизни: переменные создаются при входе в их область действия (блок) и уничтожаются при выходе.

Инициализация переменных

При объявлении можно присвоить переменной начальное значение (инициализировать).
int number = 100; float x = 0.02; char option = ’ю’;
При инициализации можно использовать не только константы, но и выражения — главное, чтобы на момент описания они были вычислимыми, например:
int b = 1, a = 100;
int x = b * a + 25;
Поля класса инициализируются «значением по умолчанию» (0 соответствующего типа).
Инициализация локальных переменных возлагается на программиста. Рекомендуется всегда инициализировать переменные при описании.

Пример описания переменных

using System;
namespace CA1
{ class Class1
{ static void Main()
{
int i = 3;
double y = 4.12;
decimal d = 600m;
string s = "Вася";
}
}
}

Именованные константы

Вместо значений констант можно (и нужно!) использовать в программе их имена.
Это облегчает читабельность программы и внесение в нее изменений:
const float weight = 61.5;
const int n = 10;
const float g = 9.8;

Выражения

Выражение — правило вычисления значения.
В выражении участвуют операнды, объединенные знаками операций.
Операндами выражения могут быть константы, переменные и вызовы функций.
Операции выполняются в соответствии с приоритетами.
Для изменения порядка выполнения операций используются круглые скобки.
Результатом выражения всегда является значение определенного типа, который определяется типами операндов.
Величины, участвующие в выражении, должны быть совместимых типов.

t + Math.Sin(x)/2 * x
результат имеет вещественный тип
a <= b + 2
результат имеет логический тип
x > 0 && y < 0
результат имеет логический тип

Приоритеты операций C#

Первичные (), [], ++, --, new, …
Унарные ~, !, ++, --, -, …
Типа умножения (мультипликативные) *, /, %
Типа сложения (аддитивные) +, -
Сдвига <<, >>
Отношения и проверки типа <, >, is, …
Проверки на равенство ==, !=
Поразрядные логические &, ^, |
Условные логические &&, ||
Условная ?:
Присваивания =, *=, /=,…

Тип результата выражения

Если операнды, входящие в выражение, одного типа, и операция для этого типа определена, то результат выражения будет иметь тот же тип.
Если операнды разного типа и (или) операция для этого типа не определена, перед вычислениями автоматически выполняется преобразование типа по правилам, обеспечивающим приведение более коротких типов к более длинным для сохранения значимости и точности.
Автоматическое (неявное) преобразование возможно не всегда, а только если при этом не может случиться потеря значимости.
Если неявного преобразования из одного типа в другой не существует, программист может задать явное преобразование типа с помощью операции (тип)x.

Неявные арифметические преобразования типов в C#

sbyte

short

ushort

long

byte

uint

float

ulong

double

decimal

char

Введение в исключения

При вычислении выражений могут возникнуть ошибки (переполнение, деление на ноль).
В C# есть механизм обработки исключительных ситуаций (исключений), который позволяет избегать аварийного завершения программы.
Если в процессе вычислений возникла ошибка, система сигнализирует об этом с помощью выбрасывания (генерирования) исключения.
Каждому типу ошибки соответствует свое исключение. Исключения являются классами, которые имеют общего предка — класс Exception, определенный в пространстве имен System.
Например, при делении на ноль будет выброшено исключение DivideByZeroException, при переполнении — исключение OverflowException.

Инкремент и декремент

using System;
namespace CA1
{ class C1
{ static void Main()
{ int x = 3, y = 3;
Console.Write( "Значение префиксного выражения: " );
Console.WriteLine( ++x );
Console.Write( "Значение х после приращения: " );
Console.WriteLine( x );
Console.Write( "Значение постфиксного выражения: " );
Console.WriteLine( y++ );
Console.Write( "Значение у после приращения: " );
Console.WriteLine( y );
}}}

Результат работы программы:
Значение префиксного выражения: 4
Значение х после приращения: 4
Значение постфиксного выражения: 3
Значение у после приращения: 4

Операция new

Операция new служит для создания нового объекта. Формат операции:
new тип ( [ аргументы ] )
С помощью этой операции можно создавать объекты как ссылочных, так и значимых типов, например:
object z = new object();
int i = new int(); // то же самое, что int i = 0;

Операции отрицания

using System;
namespace ConsoleApplication1
{ class Class1
{ static void Main()
{
sbyte a = 3, b = -63, c = 126;
bool d = true;
Console.WriteLine( -a ); // Результат -3
Console.WriteLine( -c ); // Результат -126
Console.WriteLine( !d ); // Результат false
Console.WriteLine( ~a ); // Результат -4
Console.WriteLine( ~b ); // Результат 62
Console.WriteLine( ~c ); // Результат -127
}}}

Явное преобразование типа

long b = 300;
int a = (int) b; // данные не теряются
byte d = (byte) a; // данные теряются

Умножение

Операция умножения (*) возвращает результат перемножения двух операндов.
Стандартная операция умножения определена для типов int, uint, long, ulong, float, double и decimal.
К величинам других типов ее можно применять, если для них возможно неявное преобразование к этим типам. Тип результата операции равен «наибольшему» из типов операндов, но не менее int.
Если оба операнда целочисленные или типа decimal и результат операции слишком велик для представления с помощью заданного типа, генерируется исключение System.OverflowException

Результаты вещественного умножения

*	+y	-y	+0	-0	+∞	-∞	NaN
+x	+z	-z	+0	-0	+∞	-∞	NaN
-x	-z	+z	-0	+0	-∞	+∞	NaN
+0	+0	-0	+0	-0	NaN	NaN	NaN
-0	-0	+0	-0	+0	NaN	NaN	NaN
+∞	+∞	-∞	NaN	NaN	+∞	-∞	NaN
-∞	-∞	+∞	NaN	NaN	-∞	+∞	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Пример

using System;
namespace ConsoleApplication1
{ class Class1
{ static void Main()
{
int x = 11, y = 4;
float z = 4;
Console.WriteLine( z * y ); // Результат 16
Console.WriteLine( z * 1e308 ); // Рез. "бесконечность"
Console.WriteLine( x / y ); // Результат 2
Console.WriteLine( x / z ); // Результат 2,75
Console.WriteLine( x % y ); // Результат 3
Console.WriteLine( 1e-324 / 1e-324 ); // Результат NaN
}}}

Операции сдвига

Операции сдвига (<< и >>) применяются к целочисленным операндам. Они сдвигают двоичное представление первого операнда влево или вправо на количество двоичных разрядов, заданное вторым операндом.
При сдвиге влево (<<) освободившиеся разряды обнуляются. При сдвиге вправо (>>) освободившиеся биты заполняются нулями, если первый операнд беззнакового типа, и знаковым разрядом в противном случае.
Стандартные операции сдвига определены для типов int, uint, long и ulong.

Пример

using System;
namespace ConsoleApplication1
{ class Class1
{ static void Main()
{
byte a = 3, b = 9;
sbyte c = 9, d = -9;
Console.WriteLine( a << 1 ); // Результат 6
Console.WriteLine( a << 2 ); // Результат 12
Console.WriteLine( b >> 1 ); // Результат 4
Console.WriteLine( c >> 1 ); // Результат 4
Console.WriteLine( d >> 1 ); // Результат -5
}
}
}

Операции отношения и проверки на равенство

Операции отношения (<, <=, >, >=, ==, !=) сравнивают первый операнд со вторым.
Операнды должны быть арифметического типа.
Результат операции — логического типа, равен true или false.
x == y -- true, если x равно y, иначе false
x != y -- true, если x не равно y, иначе false
x < y -- true, если x меньше y, иначе false
x > y -- true, если x больше y, иначе false
x <= y -- true, если x меньше или равно y, иначе false
x >= y -- true, если x больше или равно y, иначе false

Условные логические операции

using System;
namespace ConsoleApplication1
{ class Class1
{ static void Main()
{
Console.WriteLine( true && true ); // Результат true
Console.WriteLine( true && false ); // Результат false
Console.WriteLine( true || true ); // Результат true
Console.WriteLine( true || false ); // Результат true
}
}
}

Условная операция

операнд_1 ? операнд_2 : операнд_3
Первый операнд — выражение, для которого существует неявное преобразование к логическому типу.
Если результат вычисления первого операнда равен true, то результатом будет значение второго операнда, иначе — третьего операнда.
using System;
namespace ConsoleApplication1
{ class Class1
{ static void Main()
{
int a = 11, b = 4;
int max = b > a ? b : a;
Console.WriteLine( max ); // Результат 11
}}}

Операция присваивания

Присваивание – это замена старого значения переменной на новое. Старое значение стирается бесследно.
Операция может использоваться в программе как законченный оператор.
переменная = выражение
a = b + c;
x = 1;
x = x + 0.5;
Правый операнд операции присваивания должен иметь неявное преобразование к типу левого операнда, например:
вещественная переменная = целое выражение;