Язык программирования С# 2005 и платформа .NET 2.0.

Язык C# требует, чтобы вся логика программы содержалась в рамках определения некоторого типа (вспомните из главы 1, что термин тип используется для обозначения любого элемента множества {класс, интерфейс, структура, перечень, делегат}). В отличие от C(++), в C# не позволяется создавать глобальные функций и глобальные элементы данных. В простейшей своей форме программа на C# может быть записана в следующем виде.

// По соглашению C#-файлы имеют расширение *.cs.

using System;

class HelloClass {

 public static int Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("Hello World!");

 Console.ReadLine();

 return 0;

 }

}

Здесь определяется тип класса (HelloClass), поддерживающий единственный метод, которому назначено имя Main(). Каждое выполняемое C#-приложение должно содержать класс, определяющий метод Main(), который используется для обозначения точки входа приложения. Как видите, здесь с методом Main() связаны ключевые слова public и static. Позже будут представлены их формальные определения, а пока что вам достаточно знать, что открытые члены (public) доступны дли других типов, а статические члены (static) рассматриваются на уровне класса (а не на уровне объекта) и поэтому могут вызываться без создания нового экземпляра класса.

Замечание. Язык C# является языком, чувствительным к регистру символов. Например, Main здесь отличается от main, а Readlinе – от ReadLine. Поэтому следует подчеркнуть, что все ключевые слова в C# состоят из букв нижнего регистра (public, lock, global и т.д.), а пространства имен, типы, имена членов, а также все интегрированные а них слова начинаются (по соглашению) с прописных букв (например, Console.WriteLine, System.Windows.Forms.MessageBox, System.Data.SqlClient и т.д).

Вдобавок к ключевым словам public и static, этот метод Main() имеет один параметр, который в данном случае является массивом строк (String[] args). В настоящий момент вопрос обработки этого массива мы обсуждать не будем, но следует заметить, что этот параметр может принять любое число аргументов командной строки (вскоре вы узнаете как получить к ним доступ).

Вся программная логика HelloClass содержится в рамках Main(). Здесь используется класс Console, который определен в пространстве имен System. Среди множества других членов там имеется статический элемент WriteLine(), который как вы можете догадаться, посылает текстовую строку на стандартное устройство вывода. Здесь же вызывается Console.ReadLine(), чтобы информация командной строки была видимой в ходе сеанса отладки Visual Studio 2005, пока вы не нажмете клавишу ‹Enter›.

Ввиду того, что здесь метод Main() определен, как метод, возвращающий данные типа integer (целочисленные данные), перед выходом из метода возвращается нуль (означающий успешное завершение). Наконец, как вы можете понять из определения типа HelloClass, в языке C# используется тот вид комментариев, который был принят в C и C++.

Вариации метода Main()

Предыдущий вариант Main() был определен с одним параметром (массивом строк) и возвращал данные типа int. Однако это не единственно возможная форма Main(). Для построения точки входа приложения можно использовать любую из следующих сигнатур (в предположении, что она содержится в рамках C#-класса или определения структуры).

// Возвращаемого типа нет, массив строк в качестве аргумента

public static void Main(string[] args) {

}

// Возвращаемого типа нет, аргументов нет.

public static void Main() {

}

// Возвращаемый тип int (целое), аргументов нет.

public static int Main() {

}

Замечание. Метод Main() можно также определить, как private (частный, приватный), а не public (открытый, общедоступный). Это будет означать, что другие компоновочные блоки не смогут непосредственно вызвать точку входа приложения. В Visual Studio 2005 метод Main() программы автоматически определяется, как приватный.

Очевидно, что при выборе варианта определения Main() нужно учитывать ответы на следующие два вопроса. Bo-первых предполагается ли при выполнении программы обрабатывать предоставленные пользователем параметры командной строки? Если да, то значения параметров должны запоминаться в массиве строк. Во-вторых, нужно ли будет по завершении работы Main() предоставить системе возвращаемое значение? Если да, то возвращаемым типом данных должно быть int, а не void.

Обработка аргументов командной строки

Давайте изменим класс HelloClass так. чтобы он мог обрабатывать параметры командной строки.

// Проверить, передавались ли аргументы командной строки.

using System;

class HelloClass {

 public static int Main(string[] args) {

  Console.WriteLine("*** Аргументы командной строки ***");

 for (int i = 0; i ‹ args.Length; i++) Console.WriteLine("Apгyмeнт: {0} ", args[i]);

  …

 }

}

Здесь с помощью свойства Length объект System.Array проверяется, содержит ли массив строк какие-либо элементы (как вы убедитесь в дальнейшем, все массивы в C# на самом деле имеют тип System.Array и таким образом имеют общее множество членов). В результате прохода по всем элементам массива их значения выводятся в окно консоли. Аргументы в командной строке указываются так, как показано на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Аргументы вызова приложения в командной строке

Вместо стандартного цикла for для итераций над массивами входных строк можно использовать ключевое слово C# foreach. Этот элемент синтаксиса будет подробно рассматриваться позже, но вот вам пример его использования:

// Обратите внимание на то, что при использовании'foreach' 

// нет необходимости проверять длину массива.

public static int Main(string[] args) {

 …

 foreach (string s in args) Console.WriteLine("Аргумент: {0} ", s);

 …

}

Наконец, доступ к аргументам командной строки обеспечивает также статический метод GetCommandLineArgs() типа System.Environment. Возвращаемым значением этого метода является массив строк. Его первый элемент идентифицирует каталог, содержащий приложение, а остальные элементы в массиве содержат по отдельности аргументы командной строки (при этом нет необходимости определять для метода Main() параметр в виде массива строк).

public static int Main(string[] args) {

 ...

 // Получение аргументов с помощью System.Environment.

 string[] theArgs = Environment.GetCommandLineArgs();

 Console.WriteLine("Путь к приложению: {0}", theArgs[0]);

 …

}

Использование аргументов командной строки в Visual Studio 2005

Конечный пользователь указывает аргументы командной строки при запуске программы. В процессе разработки приложения вы можете указать флаги командной строки с целью тестирования программы. Чтобы сделать это в Visual Studio 2005, выполните двойной щелчок на пиктограмме Properties (Свойства) в окне Solution Explorer (Обзор решений) и выберите вкладку Debug (Отладка). После этого укажите нужные значения аргументов в поле текста Command line arguments (Аргументы командной строки), рис. 3.2.

Рис. 3.2. Установка аргументов командной строки в Visual Studio 2005

Теперь, когда вы знаете о роли Main(), перейдем в задаче построения объектов. Во всех объектно-ориентированных языках делается четкое различие между классами и объектами. Термин класс используется для определения пользовательского типа (User-Defined Type – UDT), или, если хотите, шаблона. А термин объект применяется для обозначения экземпляра конкретного класса в памяти. Ключевое слово new в C# обеспечивает способ создания объектов. В отличие от других объектно-ориентированных языков (таких как, например, C++), в C# невозможно разместить тип класса в стеке, поэтому если вы попытаетесь использовать переменную класса, которая не была создана с помощью new, вы получите ошибку компиляции. Таким образом, следующий программный код C# оказывается недопустимым.

using System;

class HelloClass {

 public static int Main(string[] args) {

  // Ошибка! Используется неинициализированная локальная

  // переменная. Следует использовать 'new'.

  HelloClass c1;

 с1.SomeMethod();

  …

 }

}

Чтобы использовать правильные процедуры для создания объектов, внесите следующие изменения.

using System;

class HelloClass {

 public static int Main(string[] args) {

  // Можно объявить и создать объект в одной строке… 

  HelloClass с1 = new HelloClass();

  //…или указать объявление и создание в разных строках.

  HelloClass c2;

  с2 = new HelloClass();

 …

 }

}

Ключевое слово new отвечает за вычисление числа байтов, необходимых для заданного объекта, и выделение достаточного объема управляемой динамической памяти (managed heap). В данном случае вы размещаете два объекта типа класса HelloClass. Следует понимать, что объектные переменные C# на самом деле являются ссылками на объект в памяти, а не фактическими объектами. Так что c1 и с2 ссылаются на уникальный объект HelloClass, размещенный а управляемой динамической памяти.

Роль конструкторов

До сих пор объекты HelloClass строились с помощью конструктора, заданного по умолчанию, который, по определению, не имеет аргументов. Каждый класс C# автоматически снабжается типовым конструктором, который вы можете при необходимости переопределить. Этот типовой конструктор используется по умолчанию и гарантирует, что все члены-данные по умолчанию получат подходящие типовые значения (такое поведение характерно для всем конструкторов). Сравните это с ситуацией в C++. где неинициализированные данные указывают на "мусор" (иногда мелочи оказываются очень важными).

Обычно кроме конструктора, заданного по умолчанию, классы предлагают и другие конструкторы. Тем самым вы обеспечиваете возможность инициализации состояния объекта во время его создания, Подобно Java и C++, конструкторы в C# имеют имя, соответствующее имени класса, который они конструируют, и они никогда не возвращают значения (даже значения void). Ниже снова рассматривается тип HelloClass, но с пользовательским конструктором, переопределенным заданным по умолчанию конструктором, и элементом открытых строковых данных.

// HelloClass c конструкторами.

class HelloClass {

 // Элемент открытых данных.

 public string userMessage;

 // Конструктор, заданный по умолчанию.

 public HelloClass() {

  Console.WriteLine("Вызван конструктор, заданный по умолчанию!");

 }

 // Пользовательский конструктор, связывающий данные состояния

 // с данными пользователя.

 public HelloClass(string msg) {

  Console.WriteLine("Вызван пользовательский конструктор!");

  userMessage = msg;

 }

 // точка входа программы.

 public static int Main(string[] args) {

  // Вызов конструктора, заданного по умолчанию

  HelloClass c1 = new HelloClass();

 Console.WriteLine("Значение userMessage: {0}\n", c1.userMessage);

  // Вызов параметризованного конструктора

  HelloClass c2;

  c2 = new HelloClass("Проверка. 1, 2, 3"); Console.WriteLine("Значение userMessage: {0}\n ", c2.userMessage);

  Console.ReadLine();

  return 0;

 }

}

Замечание. Если тип определяет члены (включая и конструкторы) с одинаковыми именами, которые отличаются только числом (или типом) параметров, то соответствующий член называют перегруженным. В главе 4 перегрузка будет рассмотрена подробно.

При анализе вывода этой (программы можно заметить что конструктор, заданный по умолчанию, присваивает строковому полю значение (пустое), предусмотренное по умолчанию, в то время как специальный конструктор определяет для члена значение, предоставленное пользователем (pиc. 3.4).

Рис. 3.4. Простая логика конструктора

Замечание. После определения пользовательского конструктора для типа класса конструктор, заданный по умолчанию, будет удален. Чтобы в этом случае у пользователей объекта осталась возможность создавать экземпляры типа с помощью конструктора, заданного по умолчанию такой конструктор нужно явно переопределить, как это сделано в предыдущем примере.

Утечка памяти

Если вы имеете опыт программирования на языке C++, то у вас в связи с предыдущими примерами программного кода могут возникать вопросы. В частности, следует обратить внимание на то, что метод Main() типа HelloClass не имеет явных операторов уничтожений ссылок c1 и с2.

Это не ужасное упущение, а правило .NET. Как и программистам Visual Basic и Java, программистам C# не требуется уничтожать управляемые объекты явно. Механизм сборки мусора .NET освобождает память автоматически, поэтому в C# не поддерживается ключевое слово delete. В главе 5 процесс сборки мусора будет рассмотрен подробно. До того времени вам достаточно знать лишь о том, что среда выполнения .NET автоматически уничтожит размещенные вами управляемые объекты.

Определение "объекта приложения"

В настоящее время тип HelloClass решает две задачи. Во-первых, этот класс определяет точку входа в приложение (метод Main()). Во-вторых, HelloClass поддерживает элемент данных и несколько конструкторов. Все это хорошо и синтаксически правильно, но немного странным может показаться то, что статический метод Main() создает экземпляр того же класса, в котором этот метод определен.

class HelloClass {

 …

 public static int Main(string[] args) {

 HelloClass c1 = new HelloClass();

 …

 }

}

Такой подход здесь и в других примерах используется только для того, чтобы сосредоточиться на иллюстрации решения соответствующей задачи. Более естественным подходом была бы факторизация типа HelloClass с разделением его на два отдельных класса: HelloClass и HelloApp. При компоновке C#-приложения обычно один тип используется в качестве "объекта приложения" (это тип, определяющий метод Main()), в то время как остальные типы и составляют собственно приложение.

В терминах ООП это называется разграничение обязанностей. В сущности, этот принцип проектирования программ требует, чтобы класс отвечал за наименьший объем работы. Поэтому мы можем изменить нашу программу следующим образом (обратите внимание на то, что здесь в класс HelloClass добавляется новый член PrintMessage()).

class HelloClass {

 public string userMessage;

 public HelloClass() {Console.WriteLine("Вызван конструктор, заданный по умолчанию!");}

 public HelloClass(string msg) {

  Console.WriteLine("Вызван пользовательский конструктор!");

  userMessage = msg;

 }

 public void PrintMessage() {

  Console.WriteLine("Значение userMessage: {0}\n", userMessage);

 }

}

class HelloApp {

 public static int Main(string[] args) {

  HelloClass c1 = new HelloClass("Эй, вы, там…");

  c1.PrintMessage();

 }

}

Исходный код. Проект HelloClass размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Многие примеры приложений, созданные для первых глав этой книги, используют класс System.Console. Конечно, интерфейс CUI (Console User Interface – консольный интерфейс пользователя) не так "соблазнителен", как интерфейс Windows или WebUI, но, ограничившись в первых примерах интерфейсом CUI, мы можем сосредоточиться на иллюстрируемых базовых понятиях, не отвлекаясь на сложности построения GUI (Graphical User Interface – графический интерфейс пользователя).

Как следует из его имени, класс Console инкапсулирует элементы обработки потоков ввода, вывода и сообщений об ошибках для консольных приложений. С выходом .NET 2.0 тип Console получил новые функциональные возможности.

В табл. 3.2 представлен список некоторых наиболее интересных из них (но, конечно же, не всех).

Таблица 3.2. Подборка членов System.Console, новых для .NET 2.0

Ввод и вывод в классе Console

Вдобавок к членам, указанным в табл. 3.2, тип Console определяет множество методов, обрабатывающих ввод и вывод, причем все эти методы определены как статические (static), поэтому они вызываются на уровне класса. Вы уже видели, что WriteLine() вставляет текстовую строку (включая символ возврата каретки) в выходной поток. Метод Write() вставляет текст в выходной поток без возврата каретки. Метод ReadLine() позволяет получить информацию из входного потока до символа возврата каретки, a Read() используется дли захвата одного символа из входного потока.

Чтобы проиллюстрировать основные возможности ввода-вывода класса Console, рассмотрим следующий метод Main(), который запрашивает у пользователя некоторую информацию и повторяет каждый элемент в потоке стандартного вывода. На рис 3.5 показан пример выполнения такой программы.

// Использование класса Console для ввода и вывода.

static void Main(string[] args) {

 // Эхо для некоторых строк.

 Console.Write("Введите свое имя: ");

 string s = Console.ReadLine();

 Console.WriteLine("Привет {0} ", s);

 Console.Write("Укажите возpаст: ");

 s = Console.ReadLine();

 Console.WriteLine("Вам {0} год(а)/лет", s);

}

Рис. 3.5. Ввод и вывод с помощью System.Console

Форматирование консольного вывода

В этих первых главах вы много раз видели в строковых литералах символы {0}, {1} и др. В .NET вводится новый стиль форматирования строк, немного напоминающий стиль функции printf() в C, но без загадочных флагов %d, %s и %с. Вот простой пример (соответствующий вывод показан на рис. 3.6).

static void Main(string[] args) {

 ...

 int theInt = 90;

 double theDouble = 9.99;

 bool theBool = true;

 // Код '\n' в строковых литералах выполняет вставку

 // символа перехода на новую строку.

 Console.WriteLine("Int равно {0}\nDouble равно {1}\nВооl равно {2}", theInt, theDouble, theBool);

}

Рис. 3.6. Множество "пустышек" в строковых литералах

Первый параметр метода WriteLine() представляет собой строковый литерал, который содержит опции-заполнители, обозначенные {0}, {1}, {2} и т.д. (нумерация в фигурных скобках всегда начинается с нуля). Остальные параметры WriteLine() являются значениями, которые должны быть вставлены на место соответствующих заполнителей (в данном случае это theInt, theDouble и theBool).

Также следует знать о том, что метод WriteLine() перегружен, чтобы можно было указывать в качестве значения заполнителя массив объектов. Так, строкой формата следующего вида можно представить любое число элементов.

// Замена заполнителей элементами массива объектов.

object[] stuff = {"Эй", 20.9, 1, "Там", "83", 99.99933); 

Console.WriteLine("Мусор: {0}, {1}, {2}, {3}, {4}, {5}", stuff);

Можно также повторять заполнитель в строке. Например, если вы являетесь поклонником Beatles и хотите построить строку "9, Number 9, Number 9", то можете написать следующее.

// Джон говорит,…

Console.WriteLine ("{0}, Number {0}, Number {0}", 9);

Замечание. Если имеется несоответствие между числом различных заполнителей в фигурных скобках и числом заполняющих их аргументов, то в среде выполнения генерируется исключение FormatException.

Флаги форматирования строк .NET

Если требуется более сложное форматирование, каждый заполнитель может дополнительно содержать различные символы форматирования (в верхнем или в нижнем регистре), как показано в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Символы форматирования строк .NET

Символы форматирования добавляются в виде суффикса к соответствующему заполнителю через двоеточие (например, {0:C}, {1:d}, {2:X} и т.д.). Предположим, что вы добавили в Main() следующий программный код.

// Используем некоторые дескрипторы формата.

static void Main(string[] args) {

 …

 Console.WriteLine("Формат C: {0:C}", 99989.987);

 Console.WriteLine("Формат D9: {0:D9}", 99999);

 Console.WriteLine("Формат E: {0:E}", 99999.76543);

 Console.WriteLine("Формат F3: {0:F3}", 99999.9999);

 Console.WriteLine("Формат N: {0:N}", 99999);

 Console.WriteLine("Формат X: {0:X}", 99999);

 Console.WriteLine("Фopмaт x: {0:x}", 99999); 

}

Использование символов форматирования в .NET не ограничивается консольными приложениями. Те же флаги можно использовать в контексте статического метода String.Format(). Это может быть полезно тогда, когда в памяти нужно построить строку с числовыми значениями, подходящую для использования в приложениях любого типа (Windows Forms, ASP.NET, Web-сервисы XML и т.д.).

static void Main(string[] args) {

 // Использование статического метода String.Format()

 // для построения новой строки.

 string formatStr;

 formatStr = String.Format("Хотите получить {0:C} на свой счет?", 99989.987);

 Console.WriteLine(formatStr);

}

На рис. 3.7 показан пример вывода данной программы.

Рис. 3.7. Флаги форматирования строк в действии

Исходный код. Проект BasicConsoleIO размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Прежде чем двигаться дальше, мы должны обсудить вопрос доступности, или "видимости" членов. Члены (методы, поля, конструкторы и т.д.) данного класса или структуры должны указать свой уровень доступности. Если член определяется без указания ключевого слова, характеризующего доступность, этот член по умолчанию определяется как private. В C# используются модификаторы доступности методов, перечисленные в табл. 3.4.

Вы, наверное, уже знаете, что доступ к открытым членам можно получить с помощью объектной ссылки, используя операцию, обозначаемую точкой (.). Приватные члены недоступны извне по объектной ссылке, но могут вызываться объектами внутри, чтобы экземпляр мог выполнить свою работу (т.е. это частные вспомогательные функции).

Таблица 3.4. Ключевые слова C#, указывающие уровень доступности

Защищенные члены оказываются полезными только при создании иерархии классов, что будет темой обсуждения главы 4. Что касается внутренних, и защищённых членов, то они обычно используются при создании библиотек программного кода .NET (например, управляемых библиотек *.dll, что будет обсуждаться в главе 11).

Чтобы проиллюстрировать применение указанных ключевых слов, создадим класс (SomeClass), в котором используются все указанные модификаторы доступности членов.

// Опции доступности членов.

class SomeClass {

 // Доступен везде.

 public void PublicMethod() {}

 // Доступен только из типов SomeClass.

 private void PrivateMethod() {}

 // Доступен из SomeClass и потомков.

 protected void ProtectedMethod() {}

 // Доступен только в рамках данного компоновочного блока.

 internal void InternalMethod() {}

 // Защищенный доступ внутри компоновочного блока.

 protected internal void ProtectedInternalMethod() {}

 // В C# при отсутствии явных указаний

 // члены по умолчанию считаются приватными.

 void SomeMethod(){}

}

Теперь, создав экземпляр класса SomeClass, попытаемся вызвать каждый из его методов, используя операцию, обозначаемую точкой.

static void Main(string[] args) {

 // Создается объект и выполняется попытка вызова членов.

 SomeClass с = new SomeClass();

 c.PublicMethod();

 с.InternalMethod();

 с.ProtectedInternalMethod();

 с.PrivateMethod(); // Ошибка!

 с.ProtectedMethod(); //Ошибка!

 с.SomeMethod(); // Ошибка!

}

Если скомпилировать эту программу, вы обнаружите, что защищенные и частные члены вне объекта не доступны.

Исходный код. Проект MemberAccess размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Доступность типов

Типы (классы, интерфейсы, структуры, перечни и делегаты) также могут использовать модификаторы доступности, но только public или internal. Когда вы создаете общедоступный тип (public), то гарантируете, что он будет доступным для других типов как в текущем компоновочном блоке, так и во внешних компоновочных блоках. Это может оказаться полезным только тогда, когда вы создаете библиотеку программного кода (см. главу 11), но здесь мы можем привести пример использования этого модификатора доступности,

// Этот тип может использоваться любым компоновочным блоком.

public class MyClass()

Внутренний (internal) тип, с другой стороны, может использоваться только компоновочным блоком, в котором этот тип определен. Если создать библиотеку программного кода .NET, в которой будут определены внутренние типы, то компоновочные блоки, ссылающиеся на эту библиотеку (файл *.dll), не смогут увидеть эти типы, создать их экземпляры или как-то иначе взаимодействовать с ними.

Характеристикой доступности, принимаемой по умолчанию для типов в C#, является internal, поэтому если вы не укажете явно ключевое слово public, то в результате будет создан внутренний тип.

// Эти классы могут использоваться только внутри 

// текущего компоновочного блока.

internal class MyHelperClass{}

class FinalHelperClass{} //По умолчанию тип будет внутренним.

Замечание. В главе 4 будет говориться о вложенных типах. Вы узнаете, что вложенные типы тоже могут быть объявлены, как приватные.

Членам-переменным классов автоматически присваиваются подходящие значения, предусмотренные по умолчанию. Эти значения для каждого типа данных, свои, но правила их выбора достаточно просты:

• для типа bool устанавливается значение false;

• числовым данным присваивается значение 0 (или 0.0, если это данные с плавающим разделителем);

• для типа string устанавливается значение null;

• для типа char устанавливается значение '\0';

• для ссылочных типов устанавливается значение null.

С учетом этих правил проанализируйте следующий программный код.

// Поля типа класса получают значения по умолчанию.

class Test {

 public int myInt; // Устанавливается равным 0.

 public string myString; // Устанавливается равным null.

 public bool myBool; // Устанавливается равным false.

 public object myObj; // Устанавливается равным null.

}

Значения, назначаемые по умолчанию, и локальные переменные

Совсем по-другому обстоит дело тогда, когда объявляются локальные переменные, видимые в пределах данного члена. При определении локальной переменной вы должны назначить ей начальное значение, прежде чем начать ее использование, поскольку такая перемен наяне не получает начального значения по умолчанию. Например, следующий программный код приведет к ошибке компиляции,

// Ошибка компиляции! Переменная 'localInt' должна получить

// начальное значение до ее использования.

static void Main(string[] args) {

 int localInt;

 Console.WriteLine(localInt);

}

Исправить проблему очень просто. Следует присвоить переменной начальное значение.

// Так лучше: теперь все довольны.

static void Main(string[] args) {

 int localInt = 0;

 Console.WriteLine(localInt);

}

Замечание. Правило обязательного присваивания начальных значений локальным переменным имеет одно исключение: если переменная используется в качестве выходного параметра (это понятие будет рассмотрено немного позже), то устанавливать начальное значение такой переменной не требуется.

Итак, вы знаете, как объявить переменные класса. Теперь давайте выясним, как определить данные, изменить которые не предполагается. Для определения переменных с фиксированным, неизменяемым значением в C# предлагается ключевое слово const. После определения значения константы любая попытка изменить это значение приводит к ошибке компиляции. В отличие От C++, в C# ключевое слово const нельзя указывать для параметров и возвращаемых значений – оно предназначено для создания локальных данных и данных уровня экземпляра.

Важно понимать, что значение, присвоенное константе, во время компиляции уже должно быть известно, поэтому константу нельзя инициализировать объектной ссылкой (значение последней вычисляется в среде выполнения). Чтобы проиллюстрировать использование ключевого слова const, рассмотрим следующий тип класса.

class ConstData {

 // Значение, присваиваемое константе, должно быть известно во время компиляции.

 public const string BestNbaTeam = "Timberwolves";

 public const double SimplePI = 3.14;

 public const bool Truth = true; 

 public const bool Falsity = !Truth;

}

Обратите внимание на то, что значения всех констант известны во время компиляции. И действительно, если просмотреть эти константы с помощью ildasm.exe, то вы обнаружите, что их значения будут "жестко" вписаны в компоновочный блок, как показано на рис. 3.8. (Ничего более постоянного получить невозможно!)

Рис. 3.8. Ключевое слово const вписывает "свое" значение прямо в метаданные компоновочного блока

Ссылки на константы

Если нужно сослаться на константу, определенную внешним типом, вы должны добавить префикс имени типа (например, ConstData.Truth), поскольку поля-константы являются неявно статическими. Однако при ссылке на константу, определенную в рамках текущего типа (или в рамках текущего члена), указывать префикс имени типа не требуется. Чтобы пояснить это, рассмотрим следующий класс.

class Program {

 public const string BestNhlTeam = "Wild";

 static void Main(string[] args) {

  // Печать значений констант, определенных другими типами.

  Console.WriteLine("Константа Nba: {0}", ConstData.BestNbaTeam);

  Console.WriteLine("Константа SimplePI: {0}", ConstData.SimplePI);

  Console.WriteLine("Константа Truth: {0}", ConstData.Truth);

  Console.WriteLine("Константа Falsity: {0}", ConstData.Falsity);

  // Печать значений констант члена.

  Console.WriteLine("Константа Nhl: {0}", BestNhlTeam);

  // Печать значений констант локального уровня.

 const int LocalFixedValue = 4;

 Console.WriteLine("Константа Local: {0}", LocalFixedValue);

 Console.ReadLine();

 }

}

Обратите внимание на то, что для доступа к константам класса ConstData необходимо указать имя типа. Однако класс Program имеет прямой доступ к константе BestNhlTeam, поскольку она была определена в пределах собственной области видимости класса. Константа LocalFixedValue, определенная в Main(), конечно же, должна быть доступной только из метода Main().

Исходный код. Проект Constants размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Как упоминалось выше, значение, присваиваемое константе, должно быть известно во время компиляции. Но что делать, если нужно создать неизменяемое поле, начальное значение которого будет известно только в среде выполнения? Предположим, что вы создали класс Tire (покрышка), в котором обрабатывается значение ID (идентификатор) производителя. Кроме того, предположим, что вы хотите сконфигурировать этот тип класса так, чтобы в нем поддерживалась пара известных экземпляров Tire, чьи значения не должны изменяться. Если использовать ключевое слово const, вы получите ошибку компиляции, поскольку адрес объекта в памяти становится известным только в среде выполнения.

class Tire {

 // Поскольку адреса объектов определяются в среде выполнения,

 // здесь нельзя использовать ключевое слово 'const.'!

 public const Tire Goodstone = new Tire(90); // Ошибка!

 public const Tire FireYear = new Tire(100); // Ошибка!

 public int manufactureID;

 public Tire() {}

 public Tire(int ID) { manufactureID = ID;}

}

Поля, доступные только для чтения, позволяют создавать элементы данных, значения которых остаются неизвестными в процессе трансляции, но о которых известно, что они никогда не будут изменяться после их создания. Чтобы определить поле, доступное только для чтения, используйте ключевое слово C# readonly.

class Tire {

 public readonly Tire GoodStone = new Tire(90);

 public readonly Tire FireYear = new Tire(100);

 public int manufactureID;

 public Tire() {}

 public Tire (int ID) {manufactureID = ID;}

}

С такой модификацией вы сможете не только выполнить компиляцию, но и гарантировать, что при изменении значений полей GoodStone и FireYear в программе вы получите сообщение об ошибке.

static void Main(string[] args) {

 // Ошибка!

 // Нельзя изменять значение поля, доступного только для чтения.

 Tire t = new Tire();

 t.FireYear = new Tire(33);

}

Поля, доступные только для чтения, отличаются от констант еще и тем, что таким полям можно присваивать значения в контексте конструктора. Это может оказаться очень полезным тогда, когда значение, которое нужно присвоить доступному только для чтения полю, считывается из внешнего источника (например, из текстового файла или из базы данных). Рассмотрим другой класс, Employee (служащие), который определяет доступную только для чтения строку, изображающую SSN (Social Security Number – номер социальной страховки в США). Чтобы обеспечить пользователю объекта возможность указать это значение, можно использовать следующий вариант программного кода.

class Employee {

 public readonly string SSN;

 public Employee(string empSSN) {

  SSN = empSSN;

 }

}

Здесь SSN является значением readonly (только для чтения), поэтому любая попытка изменить это значение вне конструктора приведет к ошибке компиляции.

static void Main(string[] args) {

 Employee e = new Employee("111-22-1111");

 e.SSN = "222-22-2222"; // Ошибка!

}

Статические поля только для чтения

В отличие от данных-констант, доступные только для чтения поля не причисляются автоматически к группе статических. Если вы хотите использовать значения доступных только для чтения полей на уровне классов, используйте ключевое слово static.

class Tire {

 public static readonly Tire GoodStone = new Tire(90);

 public static readonly Tire FireYear = new Tire(100);

 ...

}

Вот пример использования нового типа Tire.

static void Main(string[] args) {

 Tire myTire = Tire.FireYear;

 Console.WriteLine("Код ID моих шин: {0}", myTire.manufactureID);

}

Исходный код. Проект ReadOnlyFields размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Как уже говорилось в этой главе, члены классов (и структур) в C# могут определяться с ключевым cловом static В этом случае соответствующий член должен вызываться непосредственно на уровне класса, а не экземпляра типа. Для иллюстрации рассмотрим "знакомый" тип System.Console. Вы уже могли убедиться, что метод WriteLine() вызывается не с объектного уровня.

// Ошибка! WriteLine() – это не метод уровня экземпляра!

Console с = new Console();

c.WriteLine ("Так печатать я не могу…");

Вместо этого нужно просто добавить префикс имени типа к имени статического члена WriteLine().

// Правильно! WriteLine() – это статический метод.

Console.WriteLine("Спасибо…");

Можно сказать, что статические члены являются элементами, которые (до мнению разработчика типа) оказываются "слишком банальными", чтобы создавать для них экземпляры типа. При создании типа класса вы можете определить любое число статических членов и/или членов уровня экземпляра.

Статические методы

Рассмотрим следующий класс Teenager (подросток), который определяет статический метод Complain(), возвращающий случайную строку, полученную с помощью вызова частной вспомогательной функции GetRandomNumber().

class Teenager {

 private static Random r = new Random();

 private static int GetRandomNumber(short upperLimit) { return r.Next(upperLimit);}

 public static string Complain() {

  string[] messages = new string [5] {"А почему я?", "Он первый начал!", "Я так устал…", "Ненавижу школу!", "Это нечестно!"};

 return messages[GetRandomNumber(5)];

 }

}

Обратите внимание на то, что член-переменная System.Random и метод GetRandomNumber(), определяющий вспомогательную функцию, также o6ъявлeны как статические члены класса Teenager, согласно правилу, по которому статические члены могут оперировать только статическими членами.

Замечание. Позвольте мне повториться. Статические члены могут воздействовать только на статические члены. Если в статическом методе вы попытаетесь использовать нестатические члены (также называемые данными уровня экземпляра), вы получите ошибку компиляции.

Как и в случае любого другого статического члена, чтобы вызвать Complain(), следует добавить префикс имени класса.

// Вызов статического метода Complain класса Teenager

static void Main(string[] args) {

 for (int i = 0; i ‹ 10; i++) Console.WriteLine("-› {0}", Teenager.Complain());

}

И, как и в случае любого нестатического метода, если бы метод Complain() не был обозначен, как static, нужно было бы создать экземпляр класса Teenager, чтобы вы могли узнать о проблеме дня.

// Нестатические данные должна вызываться на объектном уровне.

Teenager joe = new Teenager();

joe.Complain();

Исходный код. Проект StaticMethods размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Статические данные

Вдобавок к статическим методам, тип может также определять статические данные (например, член-переменная Random в предыдущем классе Teenager). Следует понимать, что когда класс определяет нестатические данные, каждый объект данного типа поддерживает приватную копию соответствующего поля, Рассмотрим, например, класс, который моделирует депозитный счет,

// Этот класс имеет элемент нестатических данных.

class SavingsAccount {

 public double сurrBalance;

 public SavingsAccount(double balance) {сurrBalance = balance;}

}

При создании объектов SavingsAccount память для поля сurrBalance выделяется для каждого экземпляра. Статические данные, напротив, размещаются один раз и совместно используются всеми экземплярами объекта данного типа. Чтобы привести пример применения статических данных, добавим в класс SavingsAccount элемент currInterestRate.

class SavingsAccount {

 public double currBalance;

 public static double currInterestRate = 0.04;

 public SavingsAccount(double balance) { currBalance = balance; }

}

Если теперь создать три экземпляра SavingsAccount, как показано ниже

static void Main(string[] args) {

 // Каждый объект SavingsAccount имеет свою копию поля currBalance.

 SavingsAccount s1 = new SavingsAccount (50); 

 SavingsAccount s2 = new SavingsAccount(100);

 SavingsAccount s3 = new SavingsAccount(10000.75);

}

то размещение данных в памяти должно быть примерно таким, как показано на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Статические данные совместно используются всеми экземплярами определяющего их класса

Давайте обновим класс SavingsAccount, определив два статических метода для получения и установки значений процентной ставки. Как была замечено выше, статические методы могут работать только со статическими данными. Однако нестатический метод может использовать как статические, так и нестатические данные. Это имеет смысл, поскольку статические данные доступны всем экземплярам типа. С учетом этого давайте добавим еще два метода уровня экземпляра, которые будут использовать переменную процентной ставки.

class SavingsAccount {

 public double currBalance;

 public static double currInterestRate = 0.04;

 public SavingsAccount(double balance) { currBalance balance;}

 // Статические методы получения/установки процентной ставки.

 public static void SetInterestRate(double newRate) { currInterestRate = newRate; } 

 public static double GetInterestRate() { return currInterestRate; }

 // Методы экземпляра получения/установки текущей процентной ставки.

 public void SetInterestRateObj(double newRate) { currInterestRate = newRate; }

 public double GetInterestRateObj() { return currInterestRate; }

}

Теперь рассмотрим следующий вариант использования этого класса и соответствующий вывод, показанный на рис. 3.10.

static void Main(string [] args) {

 Console.WriteLine("*** Забавы со статическими данными ***");

 SavingsAccount s1 = new SavingsAccount(50);

 SavingsAccount s2 = new SavingsAccount(100);

 // Получение и установка процентной ставки.

 Console.WriteLine("Процентная ставка: {0}", s1.GetInterestRateObj());

 s2.SetInterestRateObj(0.08);

 // Создание нового объекта.

 // Это НЕ 'переустанавливает' процентную ставку.

 SavingsAccount s3 = new SavingsAccount(10000.75);

 Console.WriteLine("Процентная ставка: {0}", SavingsAccount.GetlnterestRate());

 Console.ReadLine();

}

Рис. 3.10. Статические данные размещаются один раз

Статические конструкторы

Вы уже знаете о том, что конструкторы используются для установки значения данных типа во время его создания, Если указать присваивание значения элементу статических данных в рамках конструктора уровня экземпляра, вы обнаружите, что это значение переустанавливается каждый раз при создании нового объекта! Например, изменим класс SavingsAccount так.

class SavingsAccount {

 public double currBalance;

 public static double currInterestRate;

 public SavingsAccount(double balance) {

  currBalance = balance;

 currInterestRate = 0.04;

 }

}

Если теперь выполнить предыдущий метод Main(), вы увидите совсем другой вывод (рис. 3.11). Обратите внимание на то, что в данном случае переменная currInterestRate переустанавливается каждый раз при создании нового объекта SavingsAccount.

Рис. 3.11. Присваивание значений статическим данным в конструкторе "переустанавливает" эти значения

Вы всегда можете установить начальное значение статических данных, используя синтаксис инициализации члена, но что делать, если значение для статических данных нужно получить из базы данных или внешнего файла? Для решения таких задач требуется, чтобы в контексте метода можно было использовать соответствующие операторы программного кода. По этой причине в C# допускается определение статического конструктора.

class SavingsAccount {

 …

 // Статический конструктор.

 static SavingsAccount() {

 Console.WriteLine("В статическом конструкторе.");

 currInterestRate = 0.04;

 }

}

Вот несколько интересных замечаний, касающихся статических конструкторов.

• Любой класс (или структура) может определять только один статический конструктор.

• Статический конструктор выполняется только один раз, независимо от того, сколько создается объектов данного типа.

• Статический конструктор не может иметь модификаторов доступности и параметров.

• Среда выполнения вызывает статический конструктор, когда создается экземпляр класса, или перед тем, как получить доступ к первому вызываемому статическому члену.

• Статический конструктор выполняется до выполнения любого конструктора уровня экземпляра.

Теперь значение статических данных при создании новых объектов SavingsAccount сохраняется, и соответствующий вывод будет идентичен показанному на рис. 3.10.

Статические классы

Язык C# 2005 расширил область применения ключевого слова static путем введения в рассмотрение статических классов. Когда класс определен, как статический, он не допускает создания экземпляров с помощью ключевого слова new и может содержать только статические члены или поля (если это условие не будет выполнено, вы получите ошибку компиляции).

На первый взгляд может показаться, что класс, для которого нельзя создать экземпляр, должен быть совершенно бесполезным. Однако если вы создаете класс, не содержащий ничего, кроме статических членов и/или констант, то нет никакой необходимости и в локализации такого класса. Рассмотрим следующий тип.

// Статические классы могут содержать только

// статические члены и поля-константы.

static class UtilityClass {

 public static void PrintTime() { Console.WriteLine(DateTime.Now.ToShortTimeString());}

 public static void PrintDate() {Console.WriteLine(DateTime.Today.ToShortDateString());}

}

При наличии модификатора static пользователи объекта не смогут создавать экземпляры UtilityClass.

static void Main(string[] args) {

 UtilityClass.PrintDate();

 // Ошибка компиляции!

 // Нельзя создавать экземпляры статических классов.

 UtilityClass u = new UtilityClass();

 …

}

До появления C# 2005 единственной возможностью для запрета на создание таких типов пользователями объекта было или переопределение конструктора, заданного по умолчанию, как приватного, или обозначение класса, как абстрактного типа, с помощью ключевого слова C# abstract (подробно абстрактные типы обсуждаются в главе 4).

class UtilityClass {

 private UtilityClass(){}

 …

}

abstract class UtilityClass { 

 …

}

Эти конструкции по-прежнему доступны, но с точки зрения типовой безопасности использование статических классов является более выгодным решением, поскольку указанные выше варианты не исключают присутствия нестатических членов в определении класса.

Исходный код. Проект StaticData размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Методы (и статические, и уровня экземпляра) могут использовать параметры, передаваемые вызывающей стороной. Однако, в отличие от некоторых других языков программировании, в C# предлагается множество модификаторов параметров, которые контролируют способ передачи (и, возможно, возврата) аргументов для данного метода, как показано в табл. 3.5,

Таблица 3.5. Модификаторы параметров C#

Способ передачи параметров, используемый по умолчанию

По умолчанию параметр передается в функцию по значению. Попросту говоря, если не определить для аргумента модификатор, то в функцию передаётся копия переменной.

// По умолчанию аргументы передаются по значению.

public static int Add(int x, int y) {

 int ans = x + y;

 // Вызывающая сторона не увидит этих изменений, 

 // поскольку модифицируется копия оригинальных данных.

 x = 10000; у = 88888;

 return ans;

}

Здесь входные целочисленные параметры передаются по значению. Поэтому, если изменить значения параметров внутри данного метода, то вызывающая сторона об этом не узнает, поскольку изменяются значения копий целочисленных данных вызывающего объекта.

static void Main(string[] args) {

 int x = 9, y = 10;

 Console.WriteLine ("До вызова: X: {0}, Y: {1}", x, y);

 Console.WriteLine("Ответ: {0}", Add(x, y));

 Console.WriteLine("После вызова: X: {0}, Y: {1}", x, у);

}

Как вы и должны ожидать, значения х и у остаются теми же и после вызова Add().

Модификатор out

Теперь рассмотрим использование параметров out (от output – выходной). Если метод определен с выходными параметрами, то необходимо назначить этим параметрам подходящие значения до выхода из метода (если этого не сделать, будет сгенерирована ошибка компиляции).

Ниже для иллюстрации предлагается альтернативный вариант метода Add(), использующий C#-модификатор out и возвращающий сумму двух целых чисел в виде выходного параметра (обратите внимание на то, что возвращаемым значением самого метода теперь будет void).

// Выходные параметры задаются членом.

public static void Add(int x, int y, out int ans) {

 ans = x + y;

}

При вызове метода с выходными параметрами тоже требуется указать модификатор out. Локальным переменным, используемым в качестве выходного параметра, не требуется присваивать значения до их использования (эти значения после вызова все равно будут потеряны), Например:

static void Main(string[] args) {

 // Нет необходимости задавать значения 

 // локальным выходным переменным.

 int ans;

 Add(90, 90, out ans);

 Console.WriteLine("90 + 90 = {0} ", ans);

}

Этот пример предлагается здесь только для иллюстрации: нет никакой необходимости возвращать значение суммы с помощью выходного параметра. Но сам модификатор out играет очень важную роль: он позволяет вызывающей стороне получить множество возвращаемых значений от одного вызова метода.

// Возвращение множества выходных параметров.

public static void FillTheseVals(out int a, out string b, out bool c) {

 а = 9;

 b = "Радуйтесь своей строке."; 

 с = true;

}

Вызывающая сторона может вызвать этот метод следующим образом.

static void Main(string[] args) {

 int i; string str; bool b;

 FillTheseVals(out i, out str, out b);

 Console.WriteLine("Int равно: {0}", i);

 Console.WriteLine("String равно: (0}", str);

 Console.WriteLine("Boolean равно: {0}", b);

}

Модификатор ref

Теперь рассмотрим, использование в C# модификатора ref (от reference – ссылочный). Ссылочные параметры нужны тогда, когда требуется позволить методу изменять данные, объявленные в контексте вызова (например, в функциях сортировки или обмена данными). Обратите внимание на различие между выходными и ссылочными параметрами.

• Выходные параметры не требуется инициализировать перед передачей их методу. Причина в том, что сам метод должен присвоить значения выходным параметрам.

• Ссылочные параметры необходимо инициализировать до того, как они будут переданы методу. Причина в том, что передается ссылка на существующую переменную. Если не присвоить переменной начальное значение, это будет означать использование неинициализированной переменной.

Давайте продемонстрируем использование ключевого слова ref с помощью метода, в котором осуществляется обмен значениями двух строк.

// Ссылочные параметры.

public static void SwapStrings(ref string s1, ref string s2) {

 string tempStr = s1;

 s1 = s2;

 s2 = tempStr;

}

Этот метод можно вызвать так.

static void Main(string[] args) {

 string s = "Первая строка";

 string s2 = "Вторая строка";

 Console.WriteLine("До: {0}, {1} ", s, s2);

 SwapStrings(ref s, ref s2);

 Console.WriteLine("После: {0}, {1} ", s, s2);

}

Здесь вызывающая сторона присваивает начальное значение локальным строковым данным (s и s2). По завершении вызова SwapStrings() строка s содержит значение "Вторая строка", a s2 – значение "Первая строка".

Модификатор params

Нам осталось рассмотреть модификатор params, позволяющий создавать методы, которым можно направить множество однотипных аргументов в виде одного параметра. Чтобы прояснить суть дела, рассмотрим метод, возвращающий среднее для любого числа значений,

// Возвращение среднего для 'некоторого числа' значений.

static double CalculateAverage(params double[] values) {

 double sum = 0;

 for (int i = 0; i ‹ values.Length; i++) sum += values[i];

 return (sum / values.Length);

}

Этот метод принимает массив параметров, состоящий из значений с двойной точностью. Метод фактически говорит следующее: "Дайте мне любой набор значений с двойной точностью, и я вычислю для них среднюю величину". Зная это, вы можете вызвать CalculateAverage() одним из следующих способов (если не использовать модификатор params в определении CalculateAverage(), то первый из указанных ниже вариантов вызова этого метода должен привести к ошибке компиляции).

static void Main(string[] args) {

 // Передача в виде списка значений, разделенных запятыми,.…

 double average;

 average = CalculateAverage(4.0, 3.2, 5.7);

 Console.WriteLine("Среднее 4.0, 3.2, 5.7 равно: {0}", average);

 //… или передача в виде массива значений.

 double[] data = {4.0, 3.2, 5.7};

 average = CalculateAverage(data);

 Console.WriteLine ("Среднее равно: {0}", average);

 Console.ReadLine();

}

Это завершает наше вводное обсуждение модификаторов параметров. Мы снова обратимся к этой теме немного позже (в этой же главе), когда будем обсуждать различия между типами значений и ссылочными типами. А пока что давайте рассмотрим итерационные и условные конструкции языка программирования C#.

Исходный код. Проект SimpleParams размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Все языки программирования предлагают конструкции обеспечивающие возможность повторения блоков программного кода, пока не выполнено условие завершения повторений. Если у вас есть опыт программирования, то операторы цикла в C# будут для вас понятными и не должны требовать пространных объяснений.

В C# обеспечиваются следующие четыре итерационные конструкции:

• цикл for;

• цикл foreach/in;

• цикл while;

• цикл do/while.

Давайте рассмотрим все указанные конструкции по очереди.

Цикл for

Когда требуется повторить блок программного кода определенное число раз, оператор for подходит для этого лучше всего. Вы можете указать, сколько раз должен повториться блок программного кода, а также условие окончания цикла. Без лишних объяснений, вот вам соответствующий образец синтаксиса.

// База для цикла.

static void Main(string[] args) {

 // Переменная 'i' доступна только в контексте этого цикла for.

 for(int i = 0; i ‹ 10; i++) {

  Console.WriteLine("Значение переменной: {0} ", i);

 }

 // Здесь переменная 'i' недоступна.

}

Все ваши привычные приемы использования циклов C, C++ и Java применимы и при построении операторов for в C#. Вы можете создавать сложные условия окончания цикла, строить бесконечные циклы, а также использовать ключевые слова goto, continue и break. Я думаю, что эта итерационная конструкция будет вам понятна. Если же вам требуются дальнейшие объяснения по поводу ключевого слова fоr в C#, используйте документацию .NET Framework 2.0 SDK.

Цикл foreach

Ключевое слово C# foreach позволяет повторить определенные действия для всех элементов массива без необходимости выяснения размеров массива. Вот два примера использования foreach, один для массива строк, а другой – для массива целых, чисел.

// Прохождение массива с помощью foreach.

static void Main(string[] args) {

 string[] books = {"Сложные алгоритмы", "Классическая технология COM", "Язык C# и платформа .NET"};

 foreach(string s in books) Console.WriteLine(s);

 int[] myInts = {10, 20, 30, 40}; 

 foreach(int i in myInts) Console.Writeline(i);

}

В дополнение к случаю простых массивов, foreach можно использовать и для просмотра системных и пользовательских коллекций. Обсуждение соответствующих подробностей предполагается в главе 7, поскольку этот вариант применения ключевого слова foreach предполагает понимание интерфейсного программирования и роли интерфейсов IEnumerator и IEnumerable.

Конструкции while и do/while

Цикл while оказывается полезным тогда, когда блок операторов должен выполняться до тех пор, пока не будет достигнуто заданное условие. Конечно, при этом требуется, чтобы в области видимости цикла while было определено условие окончания цикла, иначе вы получите бесконечный цикл. В следующем примере сообщение "в цикле while" будет печататься до тех пор, пока пользователь не введет значение "да" в командной строке.

static void Main(string[] args) {

 string userIsDone = "нет";

 // Проверка на соответствие строке в нижнем регистре.

 while(userIsDone.ToLower() != "да") {

  Console.Write("Вы удовлетворены? [да] [нет]: ");

  userIsDone = Console.ReadLine();

  Console.WriteLine{"В цикле while");

 }

}

Цикл do/while подобен циклу while. Как и цикл while, цикл do/while используется для выполнения последовательности действий неопределенное число раз. Разница в том, что цикл do/while гарантирует выполнение соответствующего блока программного кода как минимум один раз (простой цикл while может не выполниться ни разу, если условие его окончания окажется неверным с самого начала).

static void Main(string[] args) {

 string userlsDone = "";

 do {

  Console.WriteLine("В цикле do/while");

  Console.Write("Вы удовлетворены? [да] [нет]: ");

  userIsDone = Console.ReadLine();

 } while(userIsDone.ToLower() != "да"); // Обратите внимание на точку с запятой!

}

В C# определяются две простые конструкции, позволяющие изменить поток выполнения программы по набору условий:

• оператор if/else;

• оператор switch.

Оператор if/else

В отличие от C и C++, оператор if/else в C# может работать только с булевыми выражениями, а не с произвольными значениями -1, 0. Поэтому в операторах if/else обычно используются операции C#, показанные в табл. 3.6. чтобы получить буквальные булевы значения.

Таблица 3.6. Операции сравнения в C#

Программистам, использующим C и C++, следует обратить внимание на то, что их привычные приемы по проверке условий "на равенство нулю" в C# работать не будут. Например, вы хотите выяснить, будет ли данная строка длиннее пустой строки. Может возникнуть искушение написать следующее.

// В C# это недопустимо, поскольку Length возвращает int, а не bool.

string thoughtOfThеDay = "Старую coбaку новым трюкам научить МОЖНО";

if (thoughtOfTheDay.Length) {

 …

}

В данном случае для использования cвойства String.Length нужно изменить условие так, как показано ниже.

// Это допустимо, так как результатом будет true или false.

if (0 != thoughtOfTheDay.Length)

Чтобы обеспечить более сложную проверку, оператор if может содержать сложные выражения и другие операторы, Синтаксис C# в данном случае идентичен C(++) и Java (и не слишком отличается от Visual Basic). Для построения сложных выражений C# имеет вполне отвечающий ожиданиям набор условных операций, описания которых предлагаются в табл. 3.7.

Таблица 3.7. Условные операции в C#

Оператор switch

Другой простой конструкцией выбора, предлагаемой в C#, является оператор switch. Как и в других языках типа C, оператор switch позволяет обработать поток выполнения программы на основе заданного набора вариантов. Например, следующий метод Main() позволяет печатать строку, зависящую от выбранного варианта (случай default предназначен для обработки непредусмотренных вариантов выбора).

// Переключение по числовому значению.

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("1 [C#], 2 [VB]");

 Console.Write("Выберите язык, который вы предпочитаете: ");

 string langChoice = Console.ReadLine();

 int n = int.Parse(langChoice);

 switch (n) {

 case 1:

  Console.WriteLine("Отлично! C# – это прекрасный язык.");

  break;

 case 2:

  Console.WriteLine("VB .NET: ООП, многозадачность и т.д.!");

  break;

 default:

  Console.WriteLine("Хорошо… удачи вам с таким выбором!");

  break;

 }

}

Замечание. В C# требуется, чтобы каждый вариант выбора (включая default), содержащий выполняемые операторы, завершался оператором break или goto, во избежание прохода сквозь структуру при невыполнении условия.

Приятной особенностью оператора switch в C# является то, что в рамках этого оператора вы можете оценивать не только числовые, но и строковые данные. Именно это используется в следующем операторе switch (при таком подходе нет необходимости переводить пользовательские данные в числовые значения).

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("C# или VB");

 Console.Write("Выберите язык, который вы предпочитаете: ");

 string langChoice = Console.ReadLine();

 switch (langChoice) {

 case "C#":

  Console.WriteLine("Отлично! C# – это прекрасный язык. ");

 break;

 case "VB":

  Console.WriteLine("VB .NET: ООП, многозадачность и т.д.!");

  break;

 default:

  Console.WriteLine("Хорошо… удачи вам с таким выбором!");

  break;

 }

}

Исходный код. Проект IterationsAndDeсisions размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Подобно любому другому языку программирования, язык C# определяет ряд ключевых слов, представляющих базовые типы данных, такие как целые числа, символьные данные, числа с плавающим десятичным разделителем и логические (булевы) значения. Если вы работали с языком C++, то будете рады узнать, что здесь эти внутренние типы являются "фиксированными константами", т.е., например, после создания элемента целочисленных данных все языки .NET будут понимать природу этого типа и диапазон его значений,

Тип данных .NET может либо характеризоваться значением, либо быть ссылочным типом (т.е. характеризоваться ссылкой). К типам, характеризуемым значением, относятся все числовые типы данных (int, float и т.д.), а также перечни и структуры, размещаемые в стеке. Поэтому типы, характеризуемые значениями, можно сразу же удалить из памяти, как только они оказываются вне контекста их определений.

// Целочисленные данные характеризуются значением!

public void SomeMethod() {

 int i = 0;

 Console.WriteLine(i);

} // здесь 'i' удаляется из стека.

Когда вы присваиваете один характеризуемый значением тип другому, по умолчанию выполняется "почленное" копирование. Для числовых и булевых типов данных единственным "членом", подлежащим копированию, является непосредственное значение переменной,

// Для типов, характеризуемых значениями, в результате такого 

// присваивания в стек помещаются две независимые переменные.

public void SomeMethod() {

 int i = 99;

 int j = i;

 // После следующего присваивания значением 'i' останется 99.

 j = 8732;

}

Этот пример может не содержать для вас ничего нового, но важно понять, что .NET-структуры (как и перечни, которые будут рассмотрены в этой главе позже) тоже являются типами, характеризуемыми значением. Структуры, в частности, дают возможность использовать основные преимущества объектно-ориентированного подхода (инкапсуляции) при сохранении эффективности размещения данных в стеке. Подобно классам, структуры могут использовать конструкторы (с аргументами) и определять любое число членов.

Все структуры неявно получаются из класса System.ValueType. С точки зрения функциональности, единственной целью System.ValueType является "переопределение" виртуальных методов System.Object (этот объект будет описан чуть позже) с целью учета особенностей семантики типов, заданных значениями, в противоположность ссылочным типам. Методы экземпляра, определенные с помощью System.ValueType, будут идентичны соответствующим методам System.Object.

// Структуры и перечни являются расширениями System.ValueType.

public abstract class ValueType: object {

 public virtual bool Equals(object obj);

 public virtual int GetHashCode();

 public Type GetType();

 public virtual string ToString();

}

Предположим, что вы создали C#-структуру с именем MyPoint, используя ключевое слово C# struct.

// Структуры являются типами, которые характеризуются значениями.

struct MyPoint {

 public int x, у;

}

Чтобы разместить в памяти тип структуры, можно использовать ключевое слово new, что, кажется, противоречит интуиции, поскольку обычно подразумевается, что new всегда размещает данные в динамически распределяемой памяти. Это частица общего "тумана", сопровождающего CLR. Мы можем полагать, что вообще все в программе является объектами и значениями, создаваемыми с помощью new. Однако в том случае, когда среда выполнения обнаруживает тип. полученный из System.ValueType, выполняется обращение к стеку.

// Все равно используется стек!

MyPoint р = new MyPoint();

Структуры могут создаваться и без использования ключевою слова new.

MyPoint p1; 

p1.x = 100; 

p1.y = 100;

Но при использовании этого подхода вы должны выполнить инициализацию всех полей данных до их использования. Если этого не сделать, возникнет ошибка компиляции.

Типы, характеризуемые значениями, ссылочные типы и оператор присваивания

Теперь изучите следующий метод Main() и рассмотрите его вывод, показанный на рис. 3.12.

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("*** Типы, характеризуемые значением / Ссылочные типы ***");

 Console.WriteLine(''-› Создание p1");

 MyPoint p1 = new MyPoint();

 p1.x = 100;

 p1.у = 100;

 Console.WriteLine("-› Приcваивание p1 типу p2\n");

 MyPoint p2 = p1;

 // Это p1.

 Console.WriteLine"p1.x = {0}", p1.x);

 Console.WriteLine"p1.y = {0}", p1.y);

 // Это р2.

 Console.WriteLine("p2.x = {0}", p2.x);

 Console.WriteLine("p2.у = {0}", p2.y);

 // Изменение p2.x. Это НЕ влияет на p1.x.

 Console.WriteLine("-› Замена значения p2.x на 900");

 р2.х = 900;

 // Новая печать.

 Console.WriteLine("-› Это снова значения х… ");

 Console.WriteLine("p1.x = {0}", p1.x);

 Console.WriteLine("p2.x = {0}", р2.х);

 Console ReadLine();

}

Рис. 3.12. Для типов, характеризуемых значениями, присваивание означает буквальное копирование каждого поля

Здесь создается переменная типа MyPoint (с именем p1), которая затем присваивается другой переменной типа MyPoint (р2). Ввиду того, что MyPoint является типом, характеризуемым значением, в результате в стеке будет две копии типа MyPoint, каждая из которых может обрабатываться независимо одна от другой. Поэтому, когда изменяется значение р2.х, значение p1.x остается прежним (точно так же, как в предыдущем примере с целочисленными данными).

Ссылочные типы (классы], наоборот, размещаются в управляемой динамически распределяемой памяти (managed heap). Эти объекты остаются в памяти до тех пор, пока сборщик мусора .NET не уничтожит их. По умолчанию в результате присваивания ссылочных типов создается новая ссылка на тот же объект в динамической памяти. Для иллюстрации давайте изменим определение типа MyPoint со структуры на класс.

// Классы всегда оказываются ссылочными типами,

class MyPoint { // ‹= Теперь это класс!

 public int х, у;

}

Если выполнить программу теперь, то можно заметить изменения в ее поведении (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Для ссылочных типов присваивание означает копирование ссылки

В данном случае имеется две ссылки на один и тот же объект в управляемой динамической памяти. Поэтому, если изменить значение x с помощью ссылки р2, то мы увидим, что p1.х укажет на измененное значение.

Типы, характеризуемые значениями и содержащие ссылочные типы

Теперь, когда вы чувствуете разницу между типами, характеризуемыми значением, и ссылочными типами, давайте рассмотрим более сложный пример. Предположим, что имеется следующий ссылочный тип (класс), обрабатывающий информационную строку, которую можно установить с помощью пользовательского конструктора.

class ShapeInfo {

 public string infoString;

 public ShapeInfo(string info) { infoString = info; }

}

Предположим также, что вы хотите поместить переменную этого типа класса в тип с именем MyReсtangle (прямоугольник), характеризуемый значением. Чтобы позволить внешним объектам устанавливать значение внутреннего поля ShapeInfо, вы должны создать новый конструктор (при этом конструктор структуры, заданный по умолчанию, является зарезервированным и не допускает переопределения).

struct MyRectangle {

 // Структура MyRectangle содержит член ссылочного типа.

 public ShapeInfo reсtInfo;

 public int top, left, bottom, right;

 public MyRactangle(string info) {

  rectInfo = new ShapeInfo(info);

  top = left = 10;

 bottom = right = 100;

 }

}

Теперь вы имеете ссылочный тип. внутри типа, характеризуемого значением. И здесь возникает вопрос на миллион долларов: что случится, если присвоить одну переменную типа MyRectangle другой такой же переменной? С учетом того, что вы уже знаете о типах, характеризуемых значениями, вы можете сделать правильное предположение о том, что целые данные (которые на самом деле и формируют эту структуру) для каждой переменной MyRectangle должны быть независимыми элементами. Но что можно сказать о внутреннем ссылочном типе? Будет скопировано полное состояние этого объекта или будет скопирована ссылка на этот объект? Проанализируйте следующий программный код и рассмотрите рис. 3.14, который может подсказать правильный ответ.

static void Main(string[] args) {

 // Создание первого объекта MyRectangle.

 Console.WriteLine("-› Создание r1");

 MyRectangle r1 = new MyRectangle("Это мой первый прямоугольник");

 // Присваивание новому MyRectangle значений r1.

 Console.WriteLine("-› Присваивание r1 типу r2");

 MyRectangle r2;

 r2 = r1;

 // Изменение значений r2.

 Console.WriteLine("-› Изменение значений r2");

 r2.rectInfo.InfoString = "Это новая информация!");

 r2.bottom = 4444;

 // Print values

 Console.WriteLine("-› Значения после изменений:");

 Console.WriteLine("-› r1.rectInfo.infoString: {0}", r1.rectInfo.infoString);

 Console.WriteLine("-› r2.rectInfo.infoString: {0}", r2.rectInfo.infoString);

 Console.WriteLine("-› r1.bottom: {0}", r1.bottom);

 Console.WriteLine("-› r2.bottom: {0}", r2.bottom);

}

Рис. 3.14. Внутренние ссылки указывают на один и тот же объект

Как видите, при изменении значения информирующей строки с помощью ссылки r2 ссылка r1 отображает точно такое же значение. По умолчанию, когда тип, характеризуемый значением, содержит ссылочные типы, присваивание приводит к копированию ссылок. В результате вы получаете две независимые структуры, каждая из которых содержит ссылки, указывающие на один и тот же объект в памяти (т.е. "поверхностную копию"). Если вы хотите иметь "детальную копию", когда состояние внутренних ссылок полностью Копируется в новый объект, необходимо реализовать интерфейс ICloneable (это будет обсуждаться в главе 7).

Исходный код. Проект ValAndRef размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Передача ссылочных типов по значению

Очевидно, что ссылочные типы могут передаваться членам типов, как параметры. Но передача объекта по ссылке отличается от его передачи по значению. Чтобы понять суть различий, предположим, что у нас есть класс Person (персона), определенный следующим образом.

class Person {

 public string fullName;

 public byte age;

 public Person(string n, byte a) {

  fullName = n;

 age = a;

 }

 public Person() {}

 public void PrintInfo() { Console.WriteLine("{0}, {1} года (лет)", fullName, age); }

}

Теперь создадим метод, который позволяет вызывающей стороне переслать тип Person по значению (обратите внимание на отcутcтвие модификаторов параметра).

public static void SendAPersonByValue(Person p) {

 // Изменяет ли это возраст 'р'?

 p.age = 92;

 // Увидит ли вызывающая сторона такие изменения?

 p = new Person ("Никки", 192);

}

Обратите внимание на то, что метод SendAPersonByValue() пытается изменить получаемую ссылку Person на новый объект, а также изменить некоторые данные состояния. Давайте проверим работу этого метода, используя следующий метод Main().

static void Main(string[] args) {

 // Передача ссылочных типов по значению.

 Console.WriteLine("*** Передача объекта Person по значению ***");

 Person fred = new Persоn("Фред", 2); 

 Console.WriteLine("Person до вызова по значению");

 fred.PrintInfo();

 SendAPersonByValue(fred);

 Console.WriteLine("Persоn после вызова по значению");

 fred.PrintInfо();

}

На рис. 3.15 показан соответствующий вывод.

Рис. 3.15. Передача ссылочных типов по значению блокирует соответствующую ссылку

Как видите, значение возраста (age) изменяется. Кажется, такое поведение при передаче параметра противоречит самому термину "по значению". Если вы способны изменить состояние получаемого объекта Person, что же все-таки копируется? Ответ здесь следующий: в объект вызывающей стороны копируется ссылка. Поэтому, поскольку метод SendAPersonByValue() и объект вызывающей стороны указывают на один и тот же объект, можно изменить состояние данных объекта. Что здесь невозможно, так это изменить саму ссылку так, чтобы она указывала на другой объект (это напоминает ситуацию с постоянными указателями в C++).

Передача ссылочных типов по ссылке

Теперь предположим, что у нас есть метод SendAPersonByReference(), который передает ссылочный тип по ссылке (обратите внимание на то, что здесь присутствует модификатор параметра ref).

public static void SendAPersonByReference(ref Person p) {

 // Изменение некоторых данных 'р'.

 p.age = 122;

 // Теперь 'р' указывает на новый объект в динамической памяти!

 р = new Person("Никки", 222);

}

Как вы можете догадаться сами, это обеспечивает вызывающей стороне полную гибкость в управлении входными параметрами. Вызывающая сторона не только может изменить состояние объекта, но и переопределить ссылку так, чтобы она указывала на новый тип Person. Рассмотрите следующий вариант.

static void Main(string[] args) {

 // Передача ссылочных типов по ссылке.

 Console.WriteLine("\n*** Передача объекта Person по ссылке ***");

 Person mel = new Person("Мэл", 23);

 Console.WriteLine("Person до вызова по ссылке:");

 mel.PrintInfo();

 SendAPersonByReference(ref mel);

 Console.WriteLine("Person после вызова по ссылке:");

 mel.PrintInfо();

}

Из рис. 3.16 видно, что тип с именем Мэл возвращается после вызова как тип с именем Никки.

Рис. 3.16. Передача ссылочных типов по ссылке позволяет перенаправить ссылку

Золотым правилом при передаче ссылочных типов по ссылке является следующее.

• Если ссылочный тип передается по ссылке, то вызывающая сторона может изменить не только состояние данных соответствующего объекта, но сам объект ссылки.

Исходный код. Проект RefTypeValTypeParams размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Типы, характеризуемые значениями, и ссылочные типы: заключительные замечания

Чтобы завершить обсуждение данной темы, изучите информацию табл. 3.8, в которой приводится краткая сводка основных отличий между типами, характеризуемыми значением, и ссылочными типами.

Таблица 3.8. Сравнение типов, характеризуемых значением, и ссылочных типов

Несмотря на указанные отличия, и типы, характеризуемые значением, и ссылочные типы могут реализовывать интерфейсы и поддерживать любое число полей, методов, перегруженных операций, констант, свойств и событий.

Ввиду того, что в .NET определяются две главные категории типов (характеризуемые значением или ссылкой), может понадобиться представление переменной одной категории в виде переменной другой категории. В C# предлагается очень простой механизм, называемый операцией создания объектного образа (boxing), позволяющий превратить тип, характеризуемый значением, в ссылочный тип. Предположим, что вы создали переменную типа short.

// Создание значения типа short.

short s =25;

Если в приложении потребуется конвертировать этот тип значения в ссылочный тип, вы должны "упаковать" это значение так, как показано ниже.

// "Упаковка" значения в объектную ссылку.

object objShort = s;

Операцию создания объектного образа можно формально определить, как процесс явного преобразования типа, характеризуемого значением, в соответствующий ссылочный тип с помощью сохранения переменной в System.Object. Когда значение преобразуется в объектный тип, среда CLR размещает новый объект в динамической памяти и копирует значение соответствующего типа (в данном случае это значение 25) в созданный экземпляр. Вам возвращается ссылка на новый размещенный в памяти объект. При использований такого подхода у разработчика .NET не возникает необходимости использовать интерфейсные классы, чтобы временно обращаться с данными стека как с объектами, размещенными в динамической памяти.

Обратная операция тоже предусмотрена, и называется она восстановлением из объектного образа (unboxing). Восстановление из объектного образа является процессом обратного преобразования значения, содержащегося в объектной ссылке, в значение соответствующего типа, размещаемое в стеке. Операция восстановления из объектного образа начинается с проверки того, что тип данных, в который выполняется восстановление, эквивалентен типу, который был приведён к объекту. Если это так, то выполняется обратное копирование соответствующего значения в локальную переменную в стеке. Например, следующая операция восстановления из объектного образа будет выполнена успешно, поскольку соответствующий тип objShort действительно имеет тип short (операцию преобразования типов в C# мы рассмотрим подробно в следующей главе, а пока что не слишком беспокойтесь о деталях).

// Обратное преобразование ссылки в соответствующее значение short.

short anotherShort = (short)objShort;

Снова обратим ваше внимание на то, что восстановление следует выполнять в соответствующий тип данных. Так, следующая программная логика восстановления из объектного образа генерирует исключение InvalidCastException (обсуждение вопросов обработки исключений содержится в главе 6).

// Некорректное восстановление из объектного образа.

static void Main(string[] args) {

 …

 try {

  // Тип в "yпаковке" - это HE int, a shоrt!

  int i = (int)objShort;

 } catch(InvalidCastExceptien e) {

  Console.WriteLine("ОЙ!\n{0} ", e.ToString());

 }

}

Примеры создания объектных образов и восстановления значений

Вы, наверное, спросите, когда действительно бывает необходимо вручную выполнять преобразование в объектный тип (или восстановление из объектного образа)? Предыдущий пример был исключительно иллюстративным, поскольку в нем для данных short не было никакой реальной необходимости приведении к объектному типу (с последующим восстановлением данных из объектного образа).

Реальность такова, что необходимость вручную приводить данные к объектному типу возникает очень редко – если возникает вообще. В большинстве случаев компилятор C# выполняет такие преобразования автоматически. Например, при передаче типа, характеризуемого значением, методу, предполагающему получение объектного параметра, автоматически "в фоновом режиме" происходит приведение к объектному типу.

class Program {

 static void Main(string[] args) {

 // Создание значения int (тип, характеризуемый значением).

 int myInt = 99;

 // myInt передается методу, предполагающему 

 // получение объекта, поэтому myInt приводится

 // к объектному типу автоматически.

 UseThisObject(myInt);

 Console.ReadLine();

}

static void UseThisObject(object o) {

 Console.WriteLine("Значением о является: {0}", о);}

}

Автоматическое преобразование в объектный тип происходит и при работе c типами библиотек базовых классов .NET. Например, пространство имен System.Collections (формально оно будет обсуждаться в главе 7) определяет тип класса с именем ArrayList. Подобно большинству других типов коллекций, ArrayList имеет члены, позволяющие вставлять, получать и удалять элементы.

public class System.Collections.ArrayList: object, System.Collections.IList, System.Collections.ICollection, System.Collections.IEnumerable, ICloneable {

 …

 public virtual int Add(object value);

 public virtual void Insert(int index, object value);

 public virtual void Remove(object obj);

 public virtual object this[int index] {get; set;}

}

Как видите, эти члены действуют на типы System.Object. Поскольку все, в конечном счете, получается из этого общего базового класса, следующий программный код оказывается вполне корректным.

static void Main(string [] args) {

 …

 ArrayList myInts = new ArrayList();

 myInts.Add(88);

 myInts.Add(3.33);

 myInts.Add(false);

}

Но теперь с учетом вашего понимания ссылочных типов и типов, характеризуемые значением, вы можете спросить: что же на самом деле размещается в ArrayList? (Ссылки? Копии ссылок? Копии структур?) Как и в случае, с рассмотренным выше методом UseThisObject(), должно быть ясно, что каждый из типов данных System.Int32 перед размещением в ArrayList в действительности приводится к объектному типу. Чтобы восстановить элемент из типа ArrayList, требуется выполнить соответствующую операцию восстановления.

static void BoxAndUnboxInts() {

 // "Упаковка" данных int в ArrayList.

 ArrayList myInts = new ArrayList();

 myInts.Add(88);

 myInts.Add(3.33);

 myInts.Add(false);

 // Извлечение первого элемента из ArrayList.

 int firstItem = (int)myInts[0];

 Console.WriteLine("Первым элементом является {0}", firstItem);

}

Без сомнения, операции приведения к объектному типу и восстановления из объектного образа требуют времени и, если эти операций использовать без ограничений, это может влиять на производительность приложения. Но с использованием такого подхода .NET вы можете симметрично работать с типами характеризуемыми значением, и со ссылочными типами.

Замечание. В C# 2.0 потери производительности из-за приведения к ссылочному типу и восстановления из объектного образа можно нивелировать путем использования обобщений (generics), которые будут рассмотрены в главе 10.

Восстановление из объектного образа для пользовательских типов

Когда методу, предполагающему получение экземпляров System.Object, передаются пользовательские структуры или перечни, тоже происходит их приведение к объектному типу, Однако после получения входного параметра вызванным методом вы не сможете получить доступ к каким бы то ни было членам структуры (или перечня), пока не выполните операцию восстановлений из объектного образа для данного типа. Вспомним структуру МуРoint, определенную в этой главе выше.

Struct MyPoint {

 public int x, у;

}

Предположим, что вы посылаете переменную MyPoint новому методу с именем UseBoxedMyPoint().

static void Main(string[] args) {

 …

 MyPoint p;

 p.x = 10;

 p.y = 20;

 UseBoxedMyPoint(p);

}

При попытке получить доступ к полю данных MyPoint возникнет ошибка компиляции, поскольку метод предполагает, что вы действуете на строго типизованный System.Object.

static void UseBoxedMyPoint(object o) {

 // Ошибка! System.Object не имеет членов-переменных

 // с именами 'х' и 'у' .

 Console.WriteLine ("{0}, {1}", о.х, о.у);

}

Чтобы получить доступ к полю данных MyPoint, вы должны сначала восстановить параметр из объектного образа. Сначала можно использовать ключевое слово C# is для проверки того, что этот параметр на самом деле является переменной MyPoint. Ключевое слово is рассматривается в главе 4, здесь мы только предлагаем пример его использования.

static void UseBoxedMyPoint(object о) {

 if (о is MyPoint) {

  MyPoint p = (MyPoint)o;

  Console.WriteLine ("{0}, {1}", p.x, p.y);

 } else Console.WriteLine("Вы прислали не MyPoint.");

}

Исходный код. Проект Boxing размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Вдобавок к структурам в .NET имеется еще один тип из категории характеризуемых значением – это перечни. При создании программы часто бывает удобно создать набор символьных имен для представления некоторых числовых значений. Например, при создании системы учета оплаты труда работников предприятия вы предпочтете использовать константы Manager (менеджер), Grunt (рабочий), Contractor (подрядчик) и VP (вице-президент) вместо простых числовых значений {0, 1, 2, 3}. Именно по этой причине в C# поддерживаются пользовательские перечни. Например, вот перечень EmpType.

// Пользовательский перечень.

enum EmpType {

 Manager, // = 0

 Grunt, // = 1

 Contractor, // = 2

 VP // = 3

}

Перечень EmpType определяет четыре именованные константы, соответствующие конкретным числовым значениям. В C# схема нумерации по умолчанию предполагает начало с нулевого элемента (0) и нумерацию последующих элементов по правилам арифметической прогрессии n + 1. При необходимости вы имеете возможность изменить такое поведение на более удобное.

// начало нумерации со значения 102.

enum EmpType {

 Manager = 102,

 Grunt, // = 103

 Contractor, // =104

 VP // = 105

}

Перечни не обязаны следовать строгому последовательному порядку нумерации элементов. Если (по некоторой причине) вы сочтете разумным создать EmpType так, как показано ниже, компилятор примет это без возражений.

// Элементы перечня не обязаны следовать в строгой последовательности!

enum EmpType {

 Manager = 10,

 Grunt = 1,

 Contractor = 100,

 VP = 9

}

Тип, используемый для каждого элемента в перечне, по умолчанию отображается в System.Int32. Такое поведение при необходимости тоже можно изменить. Например, если вы хотите, чтобы соответствующее хранимое значение EmpTyре было byte, а не int, вы должны написать следующее.

// Теперь EmpType отображается в byte.

enum EmpType: byte {

 Manager = 30,

 Grunt = 1,

 Contractor = 100,

 VP = 9

}

Замечание. Перечни в C# могут определяться в унифицированной форме для любого из числовых типов (byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long или ulong). Это может быть полезно при создании программ для устройств с малыми объемами памяти, таких как КПК или сотовые телефоны, совместимые с .NET.

Установив диапазон и тип хранения для перечня, вы можете использовать его вместо так называемых "магических чисел". Предположим, что у вас есть класс, определяющий статическую функцию с единственным параметром EmpType.

static void AskForBonus(EmpType e) {

 switch(e) {

 case EmpType.Contractor:

  Console.WriteLine("Вам заплатили достаточно…");

 break;

 case EmpType.Grunt:

  Console.WriteLine("Вы должны кирпичи укладывать…");

 break;

 case EmpType.Manager:

  Console.WriteLine("Лучше скажите, что там с опционами!");

 break;

 case EmpType.VP:

  Console.WriteLine("ХОРОШО, сэр!");

 break;

 default:

 break;

 }

}

Этот метод можно вызвать так.

static void Main(string[] args) {

 // Создание типа contractor.

 EmpType fred;

 fred = EmpType.Contractor;

 AskForBonus(fred);

}

Замечание. При ссылке на значение перечня всегда следует добавлять префикс имени перечня (например, использовать EmpType.Grunt, а не просто Grunt).

Базовый класс System.Enum

Особенностью перечней .NET является то, что все они неявно получаются из System.Enum. Этот базовый класс определяет ряд методов, которые позволяют опросить и трансформировать перечень. В табл. 3.9 описаны некоторые из таких методов, и все они являются статическими.

Таблица 3.9. Ряд статических членов System.Enum

Статический метод Enum.Format() можно использовать с флагами форматирования, которые рассматривались выше при обсуждении System.Console. Например, можно извлечь строку c именем (указав G), шестнадцатиричное (X) или числовое значение (D, F и т.д.).

В System.Enum также определяется статический метод GetValues(). Этот метод возвращает экземпляр System.Array (мы обсудим этот объект немного позже), в котором каждый элемент соответствует паре "имя-значение" данного перечня. Для Примера рассмотрите следующий фрагмент программного кода.

static void Main (string[] args) {

 // Печать информации для перечня EmpType.

 Array obj = Enum.GetValues(typeof(EmpType));

 Console.WriteLine("В этом перечне {0} членов.", obj.Length);

 foreach(EmpType e in obj) {

  Console.Write("Строка с именем: {0},", e.ToString());

 Console.Write("int: ({0}), ", Enum.Format(typeof(EmpType), e, "D"));

 Console.Write("hex: ({0})\n", Enum.Format(typeof(EmpType), e, "X"));

 }

}

Как вы сами можете догадаться, этот блок программного кода для перечня EmpType печатает пары "имя-значение" (в десятичном и шестнадцатиричном формате).

Теперь исследуем свойство IsDefined. Это свойство позволяет выяснить, является ли данная строка членом данного перечня. Предположим, что нужно выяснить, является ли значение SalesPerson (продавец) частью перечня EmpType. Для этого вы должны послать указанной функции информацию о типе перечня и строку, которую требуется проверить (информацию о типе можно получить с помощью операции typeof, которая подробно рассматривается в главе 12).

static void Main(string[] args) {

 …

 // Есть ли значение SalesPerson в EmpType?

 if (Enum.IsDefined(typeof(EmpType), "SalesPerson")) Console.WriteLine("Да, у нас есть продавцы.");

 else Console.WriteLine("Нет, мы работаем без прибыли…");

}

С помощью статического метода Enum.Parse() можно генерировать значения перечня, соответствующие заданному строковому литералу. Поскольку Parse() возвращает общий System.Object, нужно преобразовать возвращаемое значение в нужный тип.

// Печатает "Sally is a Manager".

EmpType sally = (EmpType)Enum.Parse(typeof(EmpType), "Manager");

Console.WriteLine("Sally is a {0}", sally.ToString());

И последнее, но не менее важное замечание: перечни в C# поддерживают различные операции, которые позволяют выполнять сравнения с заданными значениями, например:

static void Main(string[] args) {

…

 // Какая из этих переменных EmpType

 // имеет большее числовое значение?

 EmpType Joe = EmpType.VP;

 EmpType Fran = EmpType.Grunt;

 if (Joe ‹ Fran) Console.WriteLine("Значение Джо меньше значения Фрэн.");

 else Console.WriteLine("Значение Фрэн меньше значения Джо.");

}

Исходный код. Проект Enums размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Совет. Следующий обзор System.Object предполагает, что вы знакомы с понятиями виртуального метода и переопределения методов. Если мир ООП для вас является новым, вы можете вернуться к этому разделу после изучения материала главы 4.

В .NET каждый тип в конечном итоге оказывается производным от общего базового класса System.Object. Класс Object определяет общий набор членов, поддерживаемых каждым типом во вселенной .NET. При создании класса, для которого не указан явно базовый класс, вы неявно получаете этот класс из System.Object.

// Неявное получение класса из System.Object.

class.HelloClass {…}

Если вы желаете уточнить свои намерения, операция C#, обозначаемая двоеточием (:), позволяет явно указать базовый класс типа (например. System.Object).

// В обоих случаях класс явно получается из System.Object.

class ShapeInfo: System.Object {…}

class ShapeInfo: object {…}

Тип System.Object определяет набор членов экземпляра и членов класса (статических членов). Заметим, что некоторые из членов экземпляра объявляются с использованием ключевого слова virtual и поэтому могут переопределяться порождаемым классом.

// Класс, занимающий наивысшую позицию в .NET:

// System.Object

namespace System {

 public class Object {

  public Object();

  public virtual Boolean Equals(Object obj);

  public virtual Int32 GetHashCode();

  public Type GetType();

  public virtual String ToString();

  protected virtual void Finalize();

  protected Object MemberwiseClone();

  public static bool Equals(object objA, object objB);

  public static bool ReferenceEquals(object objA, object objB);

 }

}

В табл. 3.10 предлагаются описания функциональных возможностей методов экземпляра для указанного объекта.

Таблица 3.10. Наиболее важные члены System.Object

Поведение System.Object, заданное по умолчанию

Чтобы продемонстрировать некоторые особенности принятого по умолчанию поведения базового класса System.Object, рассмотрим класс Person (персона), определенный в пользовательском пространстве имен ObjectMethods.

// Ключевое слово 'namespace' обсуждается в конце этой славы.

namespace ObjectMethods {

 class Person {

  public Person(string fname, string lname, string s, byte a) {

  firstName = fname; lastName = lname; SSN = s; age = a;

  }

  public Person() {}

  // Персональные данные (данные состояния).

  public string firstMame;

 public string lastName;

 public string SSN;

 public byte age;

 }

}

Теперь используем тип Person в рамках метода Main().

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("***** Работа с классом Object *****\n");

 Person fred = new Person("Фред", "Кларк", "111-11-1111", 20);

 Console.WriteLine("-› fred.ToString: {0}", fred.ToString());

 Console.WriteLine("-› fred.GetHashCode: {0}", fred.GetHashCode());

 Console.WriteLine("-› базовый класс для 'fred': {0}", fred.GetType().BaseType);

 // Создание дополнительных ссылок на 'fred'.

 Person p2 = fred;

 object о = p2;

 // Указывали ли все 3 экземпляра на один объект в памяти?

 if (о.Equals(fred) && p2.EqualS(o)) Console.WriteLine("fred, p2 и о ссылаются на один объект!");

 Console.ReadLine();

}

На риc. 3.17 показан вариант вывода, полученного при тестовом запуске программы.

Рис. 3.17. Реализация членов System.Object, заданная по умолчанию

Обратите внимание на то, что заданная по умолчанию реализация ToString() просто возвращает полное имя типа (например, в виде пространствоИмён.ИмяТипа).

Метод GetType() возвращает объект System.Type, который определяет свойство BaseType (как вы можете догадаться сами, оно идентифицирует полное имя базового класса данного типа).

Теперь рассмотрим программный код, использующий метод Equals(). Здесь в управляемой динамической памяти размещается новый объект Person, и ссылка на этот объект запоминается в ссылочной переменной fred. Переменная р2 тоже имеет тип Person, однако здесь не создается новый экземпляр класса Person, a присваивается fred переменной р2. Таким образом, и fred, и р2, а также переменная о (типа object, которая была добавлена для полноты картины) указывают на один и тот же объект в памяти. По этой причине тест на тождественность будет успешным.

Хотя заданное по умолчанию поведение System.Object может оказаться вполне приемлемым в большинстве случаев, вполне обычным для создаваемых вами типов будет переопределение некоторых из унаследованных методов. В главе 4 предлагается подробный анализ возможностей ООП в рамках C#, но, по сути, переопределение - это изменение поведения наследуемого виртуального члена в производном классе. Как вы только что убедились, System.Object определяет ряд виртуальных методов (например, ToString() и Equals()), задающих предусмотренную реализацию. Чтобы иметь другую реализацию этих виртуальных членов для производного типа, вы должны использовать ключевое слово C# override (букв. подменять).

Переопределение System.Object.ToString()

Переопределение метода ToString() дает возможность получить "снимок" текущего состояния объекта. Это может оказаться полезным в процессе отладки. Для примера давайте переопределим System.Object.ToString() так, чтобы возвращалось текстовое представление состояния объекта (обратите внимание на то, что здесь используется новое пространство имен System.Text).

// Нужно сослаться на System.Text для доступа к StringBuilder.

using System; 

using System.Text;

class Person {

 // Переопределение System.Object.ToString().

 public override string ToString() {

  StringBuilder sb = new StringBuilder();

  sb.AppendFormat("[FirstName={0}; ", this.firstName);

  sb.AppendFormat(" Lastname={0}; ", this, lastName);

  sb.AppendFormat(" SSN={0};", this.SSN);

  sb.AppendFormat(" Age={0}]", this.age);

  return sb.ToString();

 }

 …

}

To, как вы форматируете строку, возвращающуюся из System.Object.ToString(), не очень важно. В данном примере пары имен и значений помещены в квадратные скобки и разделены точками с запятой (этот формат используется в библиотеках базовых классов .NET).

В этом примере используется новый тип System.Text.StringBuilder, который будет подробно описан позже. Здесь следует только подчеркнуть, что StringBuilder обеспечивает более эффективную альтернативу конкатенации строк в C#.

Переопределение System.Object. Equals()

Давайте переопределим и поведение System.Object.Equals(), чтобы иметь возможность работать с семантикой, основанной на значениях. Напомним, что по умолчанию Equals() возвращает true (истина), когда обе сравниваемые ссылки указывают на один и тот же объект в динамической памяти. Однако часто бывает нужно не то, чтобы две ссылки указывали на один объект в памяти, а чтобы два объекта имели одинаковые состояния (в случае Person это означает равенство значений name, SSN и age).

public override bool Equals(object о) {

 // Убедимся, что вызывающая сторона посылает

 // действительный объект Person.

 if (о!= null && о is Person) {

  // Теперь проверим, что данный объект Person

 // и текущий объект (this) несут одинаковую информацию.

Person temp = (Person)о;

 if (temp.firstName == this.firstName && temp.lastName == this.lastName && temp.SSN == this.SSN && temp.age == this.age) return true;

 }

 return falsе; // He одинаковую!

}

Здесь с помощью ключевого слова is языка C# вы сначала проверяете, что вызывающая сторона действительно передает методу Equals() объект Person. После этого нужно сравнить значение поступающего параметра со значениями полей данных текущего объекта (обратите внимание на использование ключевого слова this, которое ссылается на текущий объект).

Прототип System.Object.Equals() предполагает получение единственного аргумента типа object. Поэтому вы должны выполнить явный вызов метода Equals(), чтобы получить доступ к членам типа Person. Если значения name, SSN и age двух объектов будут идентичны, вы имеете два объекта с одинаковыми данными состояния, поэтому возвратится true (истина). Если какие-то данные будут различаться, вы получите false (ложь).

Переопределив System.Object.ToString() для данного класса, вы получаете очень простую возможность переопределения System.Object.Equals(). Если возвращаемое из ToString() значение учитывает все члены текущего класса (и данные базовых классов), то метод Equals() может просто сравнить значения соответствующих строковых типов.

public override bool Equals(object o) {

 if (o != null && о is Person) {

  Person temp = (Person)o;

  if (this.ToString() == о.ToString()) return true;

 else return false;

 }

 return false;

}

Теперь предположим, что у нас есть тип Car (автомобиль), экземпляр которого мы попытаемся передать методу Person.Equals().

// Автомобили – это не люди!

Car с = new Car(); 

Person p = new Person(); 

p.Equals(c);

Из-за проверки в среде выполнения на "истинность" объекта Person (с помощью оператора is) метод Equals() возвратит false. Теперь рассмотрим следующий вызов.

// Ой!

Person р = new Person(); 

p.Equals(null);

Это тоже не представляет опасности, поскольку наша проверка предусматривает возможность поступления пустой ссылки.

Переопределение System.Object.GetHashCode()

Если класс переопределяет метод Equals(), следует переопределить и метод System.Object.GetHashCode(). Не сделав этого, вы получите предупреждение компилятора. Роль GetHashCode() – возвратить числовое значение, которое идентифицирует объект в зависимости от его состояния. И если у вас есть два объекта Person, имеющие идентичные значения name, SSN и age, то вы должны получить для них одинаковый хеш-код.

Вообще говоря, переопределение этого метода может понадобиться только тогда, когда вы собираетесь сохранить пользовательский тип в коллекции, использующей хеш-коды, например, в System.Collections.Hashtable. В фоновом режиме тип Hashtable вызывает Equals() и GetHashCode() содержащихся в нем типов, чтобы определить правильность объекта, возвращаемого вызывающей стороне. Поскольку System.Object не имеет информации о данных состояния для производных типов, вы должны переопределить GetHashCode() для всех типов, которые вы собираетесь хранить в Hashtable.

Есть много алгоритмов, которые можно использовать для создания хеш-кода, как "изощренных", так и достаточно "простых". Еще раз подчеркнем, что значение хеш-кода объекта зависит от состояния этого объекта. Класс System.String имеет довольно солидную реализацию GetHashCode(), основанную на значении символьных данных. Поэтому, если можно найти строковое поле, которое будет уникальным для всех рассматриваемых объектов (например, поле SSN для объектов Person), то можно вызвать GetHashCode() для строкового представлении такого поля.

// Возвращает хеш-код на основе SSN.

public override int GetHashCode() {

 return SSN.GetHashCode();

}

Если вы не сможете указать подходящий элемент данных, но переопределите ToString(), то можно просто возвратить хеш-код строки, возвращенной вашей реализацией ToString().

// Возвращает хеш-код на основе пользовательского ToString().

public override int GetHashCode() {

 return ToString().GetHashCode();

}

Тестирование переопределенных членов

Теперь можно проверить обновленный класс Person. Добавьте следующий программный код в метод Main() и сравните результат его выполнения с тем, что показано на рис. 3.18.

static void Main (string[] args) {

 // ВНИМАНИЕ: эти объекты должны быть идентичными.

 Person р3 = new Person("Fred", "Jones", "222-22-2222", 98);

 Person p4 = new Person("Fred", "Jones", "222-22-2222", 98);

 // Тогда эти хеш-коды и строки будут одинаковыми.

 Console.WriteLine("-› Хеш-код для р3 = {0}", р3.getHashCode());

 Console.WriteLine("-› Хеш-код для р4 = {0}", p4.GetHashCode());

 Console.WriteLine("-› Строка для р3 = {0}", p3.ToString());

 Console.WriteLine("-› Cтрока для р4 = {0}", p4.ToString());

 // Здесь состояния должны быть одинаковыми.

 if (р3.Equals(p4)) Console.WriteLine("-› Состояния р3 и р4 одинаковы!");

 else Console.WriteLine("-› Состояния р3 и р4 различны!");

 // Изменим age для р4.

 Console.WriteLine("\n-› Изменение age для р4\n");

 р4.age = 2;

 // Теперь состояния неодинаковы: хеш-коды и строки будут разными.

 Console.WriteLine("-› Строка для р3 = {0}", p3.ToString());

 Console.WriteLine("-› Строка для р4 = {0}", p4.ToString());

 Console.WriteLine("-› Хеш-код для р3 = {0}", р3.GetHashCode());

 Console.WriteLine("-› Хеш-код для р4 = {0}", p4.GetHashCode());

 if (р3.Equals(p4)) Console.WriteLine("-› Состояния р3 и р4 одинаковы!")

 else Console.WriteLine("-› Состояния р3 и р4 различны!");

}

Рис. 3.18. Результаты переопределения членов System.Object

Статические члены System.Object

В завершение нашего обсуждения базового класса .NET, находящегося на вершине иерархии классов, следует отметить, что System.Object определяет два статических члена (Object.Equals() и Object.ReferenceEquals()), обеспечивающих проверку на равенство значений и ссылок соответственно. Рассмотрим следующий программный код.

static void Main(string[] args) {

 // Два объекта с идентичной конфигурацией.

 Person р3 = new Person("Fred", "Jones", "222-22-2222", 98);

 Person p4 = new Person("Fred", "Jones", "222-22-2222", 98);

 // Одинаковы ли состояния р3 и р4? ИСТИНА!

 Console.WriteLine("Одинаковы ли состояния: р3 и р4: {0} ", object.Equals(р3, р4));

 // Являются ли они одним объектом в памяти? ЛОЖЬ!

 Console.WriteLine ("Указывают ли р3 и р4 на один объект: {0} ", object.ReferenceEquals(р3, р4));

}

Исходный код. Проект ObjectMethods размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Вы, наверное, уже догадались, что каждый внутренний тип данных C# – это на самом деле сокращенное обозначение некоторого типа, определенного в пространстве имен System. В табл. 3.11 предлагается список типов данных System, указаны их диапазоны изменения, соответствующие им псевдонимы C# и информация о согласованности типа со спецификациями CLS.

Таблица 3.11. Типы System и их обозначения в C#

Замечание. По умолчанию действительный числовой литерал справа от операции присваивания интерпретируется, как double. Поэтому, чтобы инициализировать переменную типа float, используйте суффикс f или F (например 5.3F).

Интересно отметить, что и примитивные типы данных .NET организованы в иерархии классов. Отношения между этими базовыми типами (как и некоторыми другими типами, с которыми мы познакомимся чуть позже) можно представить так, как показано на рис. 3.19.

Рис. 3.19. Иерархия типов System

Как видите, каждый из этих типов, в конечном счете, получается из System.Object. Ввиду того, что такие типы данных, как, например, int являются просто сокращенными обозначениями соответствующего системного типа (в данном случае типа System.Int32), следующий вариант синтаксиса оказывается вполне допустимым.

// Помните! В C# int - это просто сокращение для System. Int32.

Console.WriteLine(12.GetHashCode());

Console.WriteLine(12.Equals(23));

Console.WriteLine(12.ToString());

Console.WriteLine(12); // ToString() вызывается автоматически.

Console.WriteLine(12.GetType().BaseType);

К тому же, поскольку все типы значений имеют конструктор, заданный по умолчанию, можно создавать системные типы с помощью ключевого слова new, в результате чего переменной, к тому же, будет присвоено значение по умолчанию. Хотя использование ключевого слова new при создании типов данных System выглядит несколько "неуклюжим", следующая конструкция оказывается в C# синтаксически правильной.

// Следующие операторы эквивалентны.

bool b1 = new bool(); // b1= false.

bool b2 = false;

Кстати, заметим, что можно создавать системные типы данных, используя абсолютные имена.

// Следующие операторы также семантически эквивалентны.

System.Вoоl b1 = new System.Bool(); // b1 = false.

System.Bool sb2 = false;

Эксперименты с числовыми типами данных

Числовые типы .NET поддерживают свойства MaxValue и МinValue, сообщающие информацию о диапазоне данных, которые может хранить данный тип. Предположим, что мы создали несколько переменных типа System.UInt16 (unsigned short – короткое целое без знака), как показано ниже.

static void Main(string[] args) {

 System.Uint16.myUInt16 = 300000;

 Console.WriteLine("Максимум для UInt16: {0} ", UInt16.MaxValue);

 Console.WriteLine("Минимум для UInt16: {0} ", UInt16.MinValue);

 Console.WriteLine("Значение равно: {0} ", myUInt16);

 Console.WriteLine("Я есть: {0} ", myUInt16.GetType());

 // Теперь для сокращения System.UInt16 (т.e для ushort).

 ushort myOtherUInt16 = 12000;

 Console.WriteLine("Максимум для UInt16: {0} ", ushort.MaxValue);

 Console.WriteLine("Минимум для UInt16: {0} ", ushort.MinValue);

 Console.WriteLine("Знaчение равно: {0} ", myOtherUInt16);

 Console.WriteLine("Я есть: {0} ", myotherUInt16.GetType());

 Console.ReadLine();

}

Вдобавок к свойствам MinValue/MaxValue системные типы могут определять другие полезные члены. Например, тип System.Double позволяет получить значения Epsilon и Infinity.

Console.WriteLine("-› double.Epsilon: {0}", double.Epsilon); 

Console.WriteLine("-› double.РositiveInfinitу: {0} ", double.PositiveInfinity);

Console.WriteLine("-› double.NegativeInfinity: {0}", double.NegativeInfinity);

Console.WriteLine("-› double.MaxValue: {0}", double.MaxValue); 

Console.WriteLine("-› double.MinValue: {0}", double.MinValue);

Члены System.Boolean

Теперь рассмотрим тип данных System.Boolean. В отличие от C(++), в C# единственными возможными значениями для bool являются {true | false}. В C# вы не можете назначать типу bool импровизированные значения (например, -1, 0, 1), что считается (большинством программистов) правильным нововведением. С учетом этого должно быть понятно, почему System.Boolean не поддерживает свойства MinValue/MaxValue, а поддерживает TrueString/FalseString.

// В C# нет произвольных типов Boolean!

bool b = 0; // Недопустимо!

bool b2 = -1; // Также недопустимо!

bool b3 = true; // Без проблем.

bool b4 = false; // Без проблем.

Console.WriteLine("-› bool.FalseString: {0}", bool.FalseString);

Console.WriteLine("-› bool.TrueString: {0}", bool.TrueString);

Члены System.Char

Текстовые данные в C# представляются встроенными типами данных string и char. Все .NET-языки отображают текстовые типы в соответствующие базовые типы (System.String и System.Char). Оба эти типа в своей основе используют Unicode.

Тип System.Char обеспечивает широкие функциональные возможности, далеко выходящие за рамки простого хранения символьных данных (которые, кстати, должны помещаться в одиночные кавычки). Используя статические методы System.Char, вы можете определить, является ли данный символ цифрой, буквой, знаком пунктуации или чем-то иным. Для иллюстрации рассмотрим следующий фрагмент программного кода.

static void Main(string[] args) {

 …

 // Проверьте работу следующих операторов…

 Console.WriteLine("-› char.IsDigit('К'): {0}", char.IsDigit('К'));

 Console.WriteLine("-› char.IsDigit('9'): {0}", char.IsDigit('9')); 

 Console.WriteLine("-› char.IsLetter('10', 1): {0}", char.IsLetter("10", 1));

 Console.WriteLine("-› char.IsLetter('p'): {0}", char.IsLetter('p'));

 Console.WriteLine("-› char.IsWhiteSpace('Эй, там!', 3): {0}", char.IsWhiteSpace("Эй, там!", 3));

 Console.WriteLine("-› char.IsWhiteSpace('Эй, там!', 4): {0}", char.IsWhiteSpace("Эй, там!", 4));

 Console.WriteLine("-› char.IsLettetOrDigit('?'): {0}", char.IsLetterOrDigit('?'));

 Console.WriteLine("-› char.IsPunctuation('!'): {0}", char.IsPunctuation('!'));

 Console.WriteLine("-›char.IsPunctuation('›'): {0}", char.IsPunctuation('›'));

 Console.WriteLine("-› char.IsPunctuation(','): {0}", char.IsPunctuation(','));

 …

}

Как видите, для всех этих статических членов System.Char при вызове используется следующее соглашение: следует указать либо единственный символ, либо строку с числовым индексом, который указывает местоположение проверяемого символа.

Анализ значений строковых данных

Типы данных .NET обеспечивают возможность генерировать переменную того типа, который задается данным текстовом эквивалентом (т.е. выполнять синтаксический анализ). Эта возможность может оказаться чрезвычайно полезной тогда, когда требуется преобразовать вводимые пользователем данные (например, выделенные в раскрывающемся списке) в числовые значения. Рассмотрите следующий фрагмент программного кода.

static void Main(string[] args) {

…

 bool myBool = bool.Parse("True");

 Console.WriteLine("-› Значение myBool: {0}", myBool);

 double myDbl = double.Parse("99,884");

 Console.WriteLine("-› Значение myDbl: {0}", myDbl);

 int myInt = int.Parse("8");

 Console.WriteLine("-› Значение myInt: {0}", myInt);

 Char myChar = char.Раrsе("w");

 Console.WriteLine(''-› Значение myChar: {0}\n", myChar);

 …

}

System.DateTime и System.TimeSpan

В завершение нашего обзора базовых типов данных позволите обратить ваше внимание на то, что пространство имен System определяет несколько полезных типов данных, для которых в C# не предусмотрено ключевых слов. Это, в частности, типы DateTime и TimeSpan (задачу исследования типов System.Guid и System.Void, которые среди прочих показаны на рис. 3.19, мы оставляем на усмотрение заинтересованных читателей).

Тип DateTime содержит данные, представляющие конкретные дату (месяц, день, год) и время, которые можно отформатировать различными способами с помощью соответствующих членов. В качестве простого примера рассмотрите следующий набор операторов.

static void Main (string[] args) {

 …

 // Этот конструктор использует (год, месяц, день)

 DateTime dt = new DateTime(2004, 10, 17);

 // Какой это день недели?

 Console.WriteLine("День {0} – это (1}", dt.Date, dt.DayOfWeek);

 dt.AddMonths(2); // Теперь это декабрь.

 Console.WriteLine ("Учет летнего времени: {0}", dt.IsDaylightSavingTime());

 …

}

Структура TimeSpan позволяет с легкостью определять и преобразовывать единицы времени с помощью различных ее членов, например:

static void Main(string[] args) {

 …

 // Этот конструктор использует (часы, минуты, секунды)

 TimeSpan ts = new TimeSpan(4, 30, 0);

 Console.WriteLine(ts);

 // Вычтем 15 минут из текущего значения TimeSpan и распечатаем результат.

 Console.WriteLine(ts.Subtract(new TimeSpan (0, 15, 0)));

 …

}

На рис. 3.20 показан вывод операторов DateTime и TimeSpan.

Рис. 3.20. Использование типов DateTime и TimeSpan

Исходный код. Проект DataTypes размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Ключевое слово string в C# является сокращенным обозначением типа System.String, предлагающего ряд членов, вполне ожидаемых от этого класса. В табл. 3.12 предлагаются описания некоторых (но, конечно же, не всех) таких членов.

Таблица 3.12. Некоторые члены System.String

Базовые операции со строками

Для иллюстрации некоторых базовых операций со строками рассмотрим следующий метод Main().

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("***** Забавы со строками *****");

 string s = "Boy, this is taking a long time.";

 Console.WriteLine("-› Содержит ли s 'oy'?: {0}", s.Contains("oy"));

 Console.WriteLine("-› Содержит ли s 'Boy'?: {0}", s.Contains("Boy"));

 Console.WriteLine(s.Replace('.', '!'));

 Console.WriteLine.(s.Insert(0, "Boy O' "));

 Console.ReadLine();

}

Здесь мы создаем тип string, вызывающий методы Contains(), Replace() и Insert(). Cоответствующий вывод показан на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Базовые операции во строками

Вы должны учесть то, что хотя string и является ссылочным типом, операции равенства и неравенства (== и !=) предполагают сравнение значений со строковыми объектами, а не областей памяти, на которые они ссылаются. Поэтому следующее сравнение в результате дает true:

string s1 = "Hello"; 

string s2 = "Hello"; 

Console.WriteLine("s1 == s2: {0}", s1 == s2);

тогда как следующее сравнение возвратит false:

string s1 = "Hello"; 

string s2 = "World!"; 

Console.WriteLine("s1 == s2: {0}", s1 == s2);

Для конкатенации существующих строк в новую строку, которая является объединением исходных, в C# предлагается операция +, как статический метод String.Concat(). С учетом этого следующие операторы оказываются функционально эквивалентными.

// Конкатенация строк.

string newString = s + s1 + s2; 

Console.WriteLine ("s + s1 + s2 = {0}", newString); 

Console.WriteLine("string.Concat(s, s1, s2) = {0}", string.Concat(s, s1, s2));

Другой полезной возможностью, присущей типу string, является возможность выполнения цикла по всем отдельным символам строки с использованием синтаксиса, аналогичного синтаксису массивов. Формально говоря, объекты, поддерживающие доступ к своему содержимому, подобный по форме доступу к массивам, используют метод индексатора. О том, как строить индексаторы, вы узнаете из главы 9, но здесь для иллюстрации соответствующего понятия предлагается рассмотреть следующий фрагмент программного кода, в котором каждый символ строкового объекта s1 выводится на консоль.

// System.String определяет индексатор для доступа

// каждому символу в строке.

for (int k = 0; k ‹ s1.Length; k++) Console.WriteLine("Char {0} is {1}", k, s1[k]);

В качестве альтернативы взаимодействию с индексатором типа можно использовать строковый класс в конструкции foreach. Ввиду того, что System.String поддерживает массив индивидуальных типов System.Char, следующий программный тоже выводит каждый символ si на консоль.

foreach (char c in s1) Console.WriteLine(с);

Управляющие последовательности

Как и в других языках, подобных C, строковые литералы в C# могут содержать различные управляющие последовательности, которые интерпретируются как определенный набор данных, предназначенных для отправки в выходной поток. Каждая управляющая последовательность начинается с обратной косой черты, за которой следует интерпретируемый знак. На тот случай, если вы подзабыли значения управляющих последовательностей, в табл. 3.13 предлагаются описания тех из них, которые используются чаще всего.

Таблица 3.13. Управляющие последовательности строковых литералов

Так, чтобы напечатать строку, в которой между любыми двумя словами имеется знак табуляции, можно использовать управляющую последовательность \t.

// Строковые литералы могут содержать любое число 

// управляющих последовательностей.

string s3 = "Эй, \tвы,\tтам,\tопять!"; 

Console.WriteLine(s3);

Для другого примера предположим, что вам нужно создать строковый литерал, который содержит кавычки, литерал, указывающий путь к каталогу, и, наконец, литерал, который вставляет три пустые строки после вывода всех символьных данных. Чтобы не допустить появления сообщений об ошибках компиляции, используйте управляющие символы \", \\ и \n.

Consolе.WriteLine("Все любят \"Hello World\"); 

Console. WriteLine("C:\\MyApp\\bin\\debug"); 

Console.WriteLine("Все завершено.\n\n\n");

Буквальное воспроизведение строк в C#

В C# вводится использование префикса @ для строк, которые требуется воспроизвести буквально. Используя буквальное воспроизведение строк, вы отключаете обработку управляющих символов строк. Это может быть полезным при работе со строками, представляющими каталоги и сетевые пути. Тогда вместо использования управляющих символов \\ можно использовать следующее.

// Следующая строка должна воспроизводиться буквально, 

// поэтому все 'управляющее символы' будут отображены.

Console.WriteLine(@"C:\MyАрр\bin\debug");

Отметьте также и то, что буквально воспроизводимые строки могут использоваться для представления пропусков пространства в строковых значениях, "растянутых" на несколько строк.

// В буквально воспроизводимых строках 

// пропуски пространства сохраняются.

string myLongString = @"Это очень

    очень

     очень

       длинная строка"; 

Console.WriteLine(myLongString);

Двойную кавычку в такой строковый литерал можно вставить с помощью дублирования знака ", например:

Console.WriteLine(@"Cerebus said ""Darrr! Pret-ty sun-sets""");

Формально говоря, массив - это коллекция указателей на данные одного и того же вполне определенного типа, доступ к которым осуществляется по числовому индексу. Массивы являются ссылочными типами и получаются из общего базового класса System.Array. По умолчанию для .NET-мaccивов начальный индекс равен нулю, но с помощью статического метода System.Array.CreateInstance() для любого массива можно задать любую нижнюю границу для его индексов.

Массивы в C# можно объявлять по-разному. Во-первых, если вы хотите создать массив, значения которого будут определены позже (возможно после ввода соответствующих данных пользователем), то, используя квадратные скобки ([]), укажите размеры массива во время его создания. Например:

// Создание массива строк, содержащего 3 элемента (0-2)

string[] booksOnCOM;

booksOnCOM = new string[3];

// Инициализация 100-элементного массива с нумерацией (0 - 99)

string[] booksOnDotNet = new string[100];

Объявив массив, вы можете использовать синтаксис индексатора, чтобы присвоить значения его элементам.

// Создание, заполнение и печать массива из трех строк.

string[] booksOnCOM; booksOnCOM = new string[3];

booksOnCOM[0] = "Developer's Workshop to COM and ATL 3.0"; 

booksOnCOM[1] = "Inside COM"; 

booksOnCOM[2] = "Inside ATL"; 

foreach (string s in booksOnCOM) Console.WriteLine(s);

Если значения массива во время его объявления известны, вы можете использовать "сокращенный" вариант объявления массива, просто указав эти значения в фигурных скобках. Указывать размер массива в этом случае не обязательно (он вычисляется динамически), как и при использовании ключевого слова new. Так, следующие варианты объявления массива эквивалентны.

// 'Краткий' вариант объявления массива

// (значения во время объявления должны быть известны).

int[] n = new int[] {20, 22, 23, 0}; 

int[] n3 = {20, 22, 23, 0};

И наконец, еще один вариант создания типа массива.

int[] n2 = new int[4] {20, 22, 23, 0}; // 4 элемента, {0 - 3}

В данном случае указанное числовое значение задает число элементов в массиве, а не граничное сверху значение для индексов. При несоответствии между объявленным размером и числом инициализируемых элементов вы получите сообщение об ошибке компиляции.

Независимо от того, как вы объявите массив, элементам в .NET-массиве автоматически будут присвоены значения, предусмотренные по умолчанию, сохраняющиеся до тех пор, пока вы укажете иные значения. Так, в случае массива числовых типов, каждому его элементу присваивается значение 0 (или 0.0 в случае чисел с плавающим разделителем), объектам присваивается null (пустое значение), а типам Boolean – значение false (ложь).

Массивы в качестве параметров (и возвращаемых значений)

После создания массива вы можете передавать его, как параметр, или получать его в виде возвращаемого значения. Например, следующий метод PrintArray() получает входной массив строк и выводит каждый элемент на консоль, а метод GetStringArray() "наполняет" массив значениями и возвращает его вызывающей стороне.

static void PrintArray(int[] myInts) {

 for (int i = 0; i ‹ myInts.Length; i++) Console.WriteLine("Элемент {0} равен {1}", i, myInts[i]);

}

static string[] GetStringArray() {

 string theStrings = { "Привет", "от", "GetStringArray"};

 return theStrings;

}

Эти методы можно вызвать из метода Main(), как показано ниже.

static void Main(string[] args) {

 int[] ages={20, 22, 23, 0};

 PrintArray(ages);

 string[] strs = GetStringArray();

 foreach(string s in strs) Console.WriteLine(s);

 Console.ReadLine();

}

Работа с многомерными массивами

Вдобавок к одномерным массивам, которые мы рассматривали до сих пор, в C# поддерживаются два варианта многомерных массивов. Первый из них – это прямоугольный массив, т.е. многомерный массив, в котором каждая строка оказывается одной и той же длины. Чтобы объявить и заполнить многомерный прямоугольный массив, действуйте так, как показано ниже.

static void Main(string[] args) {

 …

 // Прямоугольный массив MD .

 int[,] myMatrix;

 myMatrix = new int[6,6];

 // Заполнение массива (6 * 6).

 for (int i = 0; i ‹ 6; i++) for (int j = 0; j ‹ 6; j++) myMatrix[i, j] = i * j;

 // Печать массива (6 * 6).

 for (int i = 0; i ‹ 6; i++) {

  for(int j = 0; j ‹ 6; j++) Console.Write(myMatrix[i, j] + "\t");

 Console.WriteLine();

 }

 …

}

На рис. 3.22 показан соответствующий вывод (обратите внимание на прямоугольный вид массива).

Рис. 3.22. Многомерный массив

Второй тип многомерных массивов – это невыровненный массив. Как следует из самого названия, такой массив содержит некоторый набор массивов, каждый из которых может иметь свой верхний предел для индексов. Например:

static void Main(string[] args) {

 …

 // Невыровненный массив MD (т.е. массив массивов).

 // Здесь мы имеем массив из 5 разных массивов.

 int[][] myJagArray = new int[5][];

 // Создание невыровненного массива.

 for (int i = 0; i ‹ myJagArray.Length; i++) myJagArray[i] = new int[i +7];

 // Печать каждой строки (не забывайте о том, что

 // по умолчанию все элементы будут равны нулю!)

 for (int i = 0; i ‹ 5; i++) {

  Console.Write("Длина строки {0} равна {1}:\t", i, myJagArray[i].Length);

 for (int j = 0; j ‹ myJagArray[i].Length; j++) Console.Write(myJagArray[i][j] + " ");

 Console.WriteLine();

 }

}

На рис. 3.23 показан соответствующий вывод (обратите, что здесь массив имеет "неровный край").

Рис. 3.23. Невыровненный массив

Теперь когда вы знаете, как строить и заполнять массивы в C#, обратим внимание на базовый класс любого массива: System.Array.

Базовый класс System.Array

Каждый создаваемый вами массив в .NET автоматически получается из System.Array. Этот класс определяет рад полезных методов для упрощения работы с массивами. В табл. 3.14 предлагаются описания некоторых из наиболее интересных членов указанного класса.

Таблица 3.14. Некоторые члены System.Array

Рассмотрим примеры использовании некоторых из этих членов. В следующем программном коде используются статические методы Reverse() и Clear() (а также свойство Length) для вывода некоторой информации о массиве строк firstNames на консоль.

// Создание строковых массивов и проверка 

// некоторых членов System.Array.

static void Main(string[] args) {

 // Массив строк.

 string[] firstNames = {"Steve", "Dominic", "Swallow", "Baldy"};

 // Печать имен в объявленном виде.

 Console.WriteLine("Вот вам массив:");

 for(int i = 0; i ‹ firstNames.Length; i++) Console.Write("Имя: {0}\t", firstNames[i]);

 Console.WriteLine("\n");

 // Инвертирование порядка в массиве и печать.

 Array.Reverse(firstNames);

 Console.WriteLine("Вот вам инвертированный массив:");

 for (int i = 0; i ‹ firstNames.Length; i++) Console.Write("Имя: (0}\t", firstNames[i]);

 Console.WriteLine("\n");

 // Очистка всех данных, хроме Baldy.

 Console.WriteLine("Очистка всех данных, кроме Baldy…");

 Array.Clear(firstNames, 1, 3);

 for (int i = 0; i ‹ firstNames.Length; i++) Console.Write ("Имя: {0}\t", firstNames[i]);

 Console.ReadLine();

}

Обратите особое внимание на то, что при вызове метода Clear() для массива оставшиеся элементы массива не сжимаются в меньший массив. Для подвергшихся очистке элементов просто устанавливаются значения по умолчанию. Если вам нужен контейнер динамического типа, поищите подходящий тип в пространстве имен System.Collections.

Исходный код. Проект Arrays размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Вы уже видели, что типы данных CLR имеют фиксированный диапазон изменения. Например, тип данных System.Boolean может принимать значения из множества {true, false}. В .NET 2.0 можно создавать типы с разрешением принимать значение null (типы nullable). Тип с разрешением принимать значение null может представлять любое значение, допустимое для данного типа, и, кроме того, значение null. Так, если объявить тип System.Boolean с разрешением принимать значение null, то такой тип сможет принимать значения из множества {true, false, null}. Очень важно понимать, что тип, характеризуемый значением, без разрешения принимать значение null это значение принимать не может.

static void Main(string[] args) {

 // Ошибка компиляции!

 // Типы, характеризуемые значением, не допускают значений null!

 bool myBool = null;

 int myInt = null;

}

Чтобы определить переменную типа nullable, к обозначению типа данных в виде суффикса добавляется знак вопроса (?). Такой синтаксис оказывается допустимым только тогда, когда речь идет о типах, характеризуемых значениями, или массивах таких типов. При попытке создать ссылочный тип (включая строковый) с разрешением значения null вы получите ошибку компиляции. Подобно переменным без разрешения принимать значение null, локальным переменным с таким разрешением тоже должны присваиваться начальные значения.

static void Main(string [] args) {

 // Несколько определений локальных типов

 // с разрешенными значениями null.

 int? nullableInt = 10;

 double? nullableDouble = 3.14;

 bool? nullableBool = null;

 char? nullableChar = 'a';

 int?[] arrayOfNullableInts = new int?[10];

 // Ошибка! Строки являются ссылочными типами!

 string? s = "ой!";

}

Суффикс ? в C# является сокращенной записью для указания создать переменную структуры обобщённого типа System.Nullable‹T›. Мы рассмотрим обобщений в главе 10, а сейчас важно понять то, что тип System.Nullablе‹Т› предлагает ряд членов, которые могут использовать все типы с разрешением значения null. Например, используя свойство HasValue или операцию !=, вы можете программным путем выяснить, содержит ли соответствующая переменная значение null. Значение, присвоенное типу с разрешением значения null, можно получить непосредственно или с помощью свойства Value.

Работа с типами, для которых допустимы значения null

Типы с разрешением принимать значение null могут оказаться исключительно полезными при взаимодействии с базами данных, где столбцы в таблице могут оказаться пустыми (т.е., неопределенными). Для примера рассмотрим следующий класс, моделирующий доступ к базе данных с таблицей, два столбца которой могут оставаться неопределенными. Обратите внимание на то, что здесь метод GetIntFromDatabase() не присваивает значение члену-переменной целочисленного типа с разрешенным значением null, в то время как GetBoolFromDatabase() назначает подходящее значение члену bool?.

Class DatabaseReader {

 // Поле данных с разрешением значения null.

 public int? numbericValue;

 public bool? boolValue = true;

 // Обратите внимание на разрешение null для возвращаемого типа.

 public int? GetIntFromDatabase() {return numberiсVаlue;}

 // Обратите внимание на разрешение null для возвращаемого типа.

 public bool? GetBoolFromDatabase() {return boolValue;}

}

Теперь рассмотрим следующий метод Main(), вызывающий члены класса DatabaseReader и демонстрирующий присвоенные им значения с помощью HasValue и Value в соответствии с синтаксисом C#.

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("***** Забавы с разрешением null *****\n")

 DatabaseReader dr = new DatabaseReader();

 // Получение int из 'базы данных'.

 int? i = dr.GetIntFromDatabase();

 if (i.HasValue) Console.WriteLine("Значение 'i' равно: {0}", i);

 else Console.WriteLine("Значение 'i' не определено.");

 // Получение bool из 'базы данных'.

 bool? b = dr.GetBoolFromDatabase();

 if (b != null) Console.WriteLine("Значение 'b' равно: {0}", b);

 else Console.WriteLine("Значение 'b' не определено.");

 Console.ReadLine();

}

Операция ??

Еще одной особенностью типов с разрешением принимать значения null, о которой вам следует знать, является то, что с такими типами можно использовать появившуюся в C# 2005 специальную операцию, обозначаемую знаком ??. Эта операция позволяет присвоить типу значение, если его текущим значением оказывается null. Для примера предположим, что в том случае, когда значение, возвращенное методом GetIntFromDatabase(), оказывается равным null, соответствующему локальному типу int с разрешением значения null нужно присвоить числовое значение 100 (конечно, упомянутый метод всегда возвращает null, но я думаю, вы поймете идею, которую иллюстрирует данный пример).

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("***** Забавы с разрешением null *****\n");

 DatabaseReader dr = new DatabaseReader();

 // Если GetIntFromDatabase() возвращает null,

 // то локальной переменной присваивается значение 100.

 int? myData = dr.GetIntFromDatabase() ?? 100;

 Console.WriteLine("Значение myData: {0}", myData);

 Console.ReadLine();

}

Исходный код. Проект NullableType размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

До этого момента мы создавали небольшие тестовые программы, используя пространства имен, существующие в среде .NET (в частности, пространство имен System). Но иногда при создании приложения бывает удобно объединить связанные типы в одном пользовательском пространстве имён. В C# это делается с помощью ключевого слова namespace.

Предположим, что вы создаете коллекцию геометрических классов с названиями Square (квадрат), Circle (круг) и Hexagon (шестиугольник). Учитывая их родство, вы хотите сгруппировать их в общее пространство имен. Здесь вам предлагаются два основных подхода. С одной стороны, можно определить все классы в одном файле (shapeslib.cs), как показано ниже.

// shapeslib.cs

using System;

namespace MyShapes {

 // Класс Circle.

 class Circle {/* Интересные методы… */}

 // Класс Hexagon.

 class Hexagon {/* Более интересные методы… */}

 // Класс Square.

 class Square {/* Еще более интересные методы… */}

}

Заметим, что пространство имен MyShapes играет роль абстрактного "контейнера" указанных типов. Альтернативным вариантом является размещение единого пространства имен в нескольких C#-файлах. Для этого достаточно "завернуть" определения различных классов в одно пространство имен.

// circle.cs

using System;

namespace MyShapes {

 // Клаcc Circle.

 class Circle{ }

}

// hexagon.cs

using System;

namespace MyShapes {

 // Класс Hexagon.

 class Hexagon{}

}

// square.cs

using System;

namespace MyShapes {

 // Класс Square.

 class Square{}

}

Вы уже знаете, что в том случае, когда одному пространству имен требуются объекты из другого пространства имен, следует использовать ключевое слово using.

// Использование типов из пространства имен MyShapes.

using System;

using MyShapes;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string[] args) {

  Hexagon h = new Hexagon();

   Circle с = new Circle();

   Square s = new Square();

  }

 }

}

Абсолютные имена типов

Строго говоря, при объявлении типа, определенного во внешнем пространстве имен, в C# не обязательно использовать ключевое слово using. Можно использовать полное, или абсолютное имя типа, которое, как следует из главы 1, состоит из имени типа с добавленным префиксом пространства имен, определяющего данный тип.

// Заметьте, что здесь не используется 'using MyShapes'.

using System;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string[] args) {

  MyShapes.Hexagon h = new MyShapes.Hexagon();

   MyShapes.Circle с = new MyShapes.Circle();

   MyShapes.Square s = new MyShapes.Square();

  }

 }

}

Обычно нет необходимости использовать полное имя. Это только увеличивает объем ввода с клавиатуры, но не дает никаких преимуществ ни с точки зрения размеров программного кода, ни с точки зрения производительности программы. На самом деле в программном коде CIL типы всегда указываются с полным именем. С этой точки зрения ключевое слово using в C# просто экономит время при наборе программного кода.

Однако абсолютные имена могут быть весьма полезны (а иногда и необходимы) тогда, когда возникают конфликты при использовании пространств имен, содержащих типы с одинаковыми именами. Предположим, что есть еще одно пространство имен My3DShapes, в котором определяются три класса для визуализации пространственных форм.

// Другое пространство форм…

using System;

namespace My3DShapes {

 // Трехмерный класс Circle.

 class circle{}

 // Трехмерный класс Hexagon.

 class Hexagon{}

 // Трехмерный класс Square.

 class Square{}

}

Если обновить ShapeTester, как показано ниже, вы получите целый ряд сообщений об ошибках компиляции, поскольку два пространства имен определяют типы с одинаковыми названиями.

// Множество неоднозначностей!

using System;

using MyShapes;

using My3DShapes;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string[] args) {

  // На какое пространство имен ссылаются?

  Hexagon b = new Hexagon(); // Ошибка компиляции!

  Circle с = new Circle(); // Ошибка компиляции!

  Square s = new Square(); // Ошибка компиляции!

  }

 }

}

Неоднозначность разрешится, если использовать абсолютное имя типа

// Теперь неоднозначность ликвидирована.

static void Main(string[] args) {

 Му3DShapes.Hexagon h = new My3DShapes.Hexagon();

 My3DShapes.Circle с = new My3DShrapes.Circle();

 MyShapes.Square s = new MyShapes.Square();

}

Использование псевдонимов

Ключевое слово C# using можно также использовать для создания псевдонимов абсолютных имен типов. После создания псевдонима вы получаете возможность использовать его как ярлык, который будет заменен полным именем типа во время компиляции. Например:

using System; 

using MyShapes; 

using My3DShapes;

// Ликвидация неоднозначности с помощью псевдонима.

using The3DHexagon = My3DShapes.Hexagon;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string[] args) {

  // На самом деле здесь создается тип My3DShapes.Hexagon.

   The3DHexagon h2 = new The3DHexagon();

  …

  }

 }

}

Этот альтернативный синтаксис using можно использовать и при создании псевдонимов для длинных названий пространств имен.

Одним из длинных названий в библиотеке базовых классов является System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary. Это пространство имен содержит член с именем BinaryFormatter. Используя синтаксис using, экземпляр BinaryFormatter можно создать так, как показано ниже:

using MyAlias = System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string[] args) {

  MyAlias.BinaryFormatter b = new MyAlias.BinaryFormatter();

  }

 }

}

или же с помощью традиционного варианта использования директивы using.

using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

namespace MyApp {

 class ShapeTester {

  static void Main(string [] args) {

  BinaryFormatter b = new BinaryFormatter();

  }

 }

}

Замечание. Теперь в C# предлагается и механизм разрешения конфликтов для одинаково названных пространств имен, основанный на использовании спецификатора псевдонима пространства имен (::) и "глобальной" метки. К счастью, указанный тип коллизий возникает исключительно редко. Если вам требуется дополнительная информация по этой теме, прочитайте мою статью "Working with the C# 2.0 Command Line Compiler" (Работа с компилятором командной строки C# 2.0), которую можно найти на страницах http://msdn.microsoft.com.

Вложенные пространства имен

Совершенствуя организацию своих типов, вы имеете возможность определить пространства имен в рамках других пространств имен. Библиотеки базовых классов .NET часто используют такие вложений, чтобы обеспечить более высокий уровень организации типа. Например, пространство имен Collections вложено в System, чтобы в результате получилась System.Collections. Чтобы создать корневое пространство имен, содержащее уже существующее пространство имен My3DShapes, можно изменить наш программный код так, как показано ниже.

// Вложение пространства имен.

namespace Chapter3 {

 namespace My3DShapes {

  // Трехмерный класс Circle.

  class Circle{}

 // Трехмерный класс Hexagon.

  class Hexagon{}

 // Трехмерный класс Square.

  class Square{}

 }

}

Во многих случаях единственной задачей корневого пространства имен является расширение области видимости, поэтому непосредственно в рамках такого пространства имен может вообще не определяться никаких типов (как в случае пространства имей Chapter3). В таких случаях вложенное пространство имен можно определить, используя следующую компактную форму.

// Вложение пространства имен (вариант 2).

namespace Chapters.My3DShapes {

 // Трехмерный класс Circle.

 class Circle{}

 // Трехмерный класс Hexagon.

 class Hexagon{}

 // Трехмерный класс Square.

 class Square{}

}

С учетом того, что теперь пространство имен My3DShapes вложено в рамки корневого пространства имен Chapter3, вы должны изменить вид всех соответствующих операторов, использующих директиву using и псевдонимы типов.

using Chapter3.My3DShapes;

using The3DHexagon = Chapter3.My3DShapes.Hexagon;

Пространство имен по умолчанию в Visual Studio 2005

В заключение нашего обсуждения пространств имен следует отметить, что при создании нового C#-проекта в Visual Studio 2005 имя пространства имен вашего приложения по умолчанию будет совпадать с именем проекта. При вставке новых элементов с помощью меню Project→Add New Item создаваемые типы будут автоматически помещаться в пространство имен, используемое по умолчанию. Если вы хотите изменить имя пространства имен, используемого по умолчанию (например, так, чтобы оно соответствовало названию вашей компании), используйте опцию Default namespace (Пространство имен по умолчанию) на вкладке Application (Приложения) окна свойств проекта (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Изменение пространства имен, используемого по умолчанию

После такой модификации любой новый элемент, вставляемый в проект, будет помещаться в пространство имен IntertechTraining (и, очевидно, чтобы использовать соответствующие типы в рамках другого пространства имен, потребуется указать подходящую по форме директиву using).

Исходный код. Проект Namespaces размещен в подкаталоге, соответствующем главе 3.

Если вы имеете опыт создания объектов в рамках какого-то другого языка программирования, то, несомненно, знаете о роли определений классов. Формально говоря, класс – это определенный пользователем тип (User-Defined Type - UDT), который скомпонован из полей данных (иногда называемых членами-переменными) и функций (часто вызываемых методами), воздействующих на эти данные. Множество полей данных в совокупности представляет "состояние" экземпляра класса.

Мощь объектно-ориентированных языков заключается в том, что с помощью группировки данных и функциональных возможностей в едином пользовательском типе можно строить свои собственные программные типы по образу и подобию лучших образцов, созданных профессионалами. Предположим, что вы должны создать программный объект, моделирующий типичного работника для бухгалтерской программы. С минимумом требований вы можете создать класс Employee (работ-ник), поддерживающий поля для имени, текущего уровня зарплаты и ID (числового кода) работника. Дополнительно этот класс может определить метод GiveBonus(), который на некоторую величину увеличивает выплату для данного индивидуума, a также метод DisplayStats(), который печатает данные состояния. На рис. 4.1 показана структура типа Employee.

Pис. 4.1. Тип класса Employee

Вспомните из главы 3 что классы в C# могут определять любое числоконструкторов - это специальные методы класса, обеспечивающие пользователю объекта простую возможность создания экземпляров данного класса с заданным поведением. Каждый класс в C# изначально обеспечивается конструктором, заданным по умолчанию, который по определению никогда не имеет аргументов. В дополнение к конструктору, заданному по умолчанию, можно определить любое число пользовательских конструкторов.

Для начала мы определим вашу первую модификацию класса Employee (по мере изучения материала данной главы мы будем добавлять в этот класс новые функциональные возможности).

// Исходное определение класса Employee.

namespace Employees {

 public class Employee {

  // Поля данных.

  private string fullName;

  private int empID;

  private float currPay;

  // Конструкторы.

  public Employee(){}

  public Employee(string fullName, int empID, float currPay) {

  this.fullName = fullName;

  this.empIP = empID;

  this.currPay = currPay;

  }

 // Увеличение выплаты для данного работника.

 public void GiveBonus(float amount) { currPay += amount; }

  // Текущее состояние объекта.

  public void DisplayStats() {

  Console.WriteLine("Имя: {0} ", fullName);

  Console.WriteLine("З/п: {0} ", currPay);

   Console.WriteLine("Код: {0} ", empID); 

 }

 }

}

Обратите внимание на реализацию конструктора по умолчанию (он оказывается пустым) для класса Employee.

public class Employee {

 …

 public Employee(){}

 …

} 

Подобно C++ и Java, если в определении C#-класса задаются пользовательские конструкторы, то конструктор, заданный по умолчанию, отключается без предупреждений. Если вы хотите позволить пользователю объекта создавать экземпляры вашего класса следующим образом:

static void Main(string[] args) {

 // Вызов конструктора, заданного до умолчанию.

 Employee e = new Employee();

}

то должны явно переопределить конструктор, заданный по умолчанию. Если этого не сделать, то при создании экземпляра вашего класса с помощью конструктора по умолчанию вы получите ошибку компиляции. Так или иначе, следующий метод Main() создает целый ряд объектов Employee, используя наш пользовательский конструктор с тремся аргументами.

// Создание нескольких объектов Employee.

static void Main(string[] args) {

 Employee e = new Employee("Джо", 80, 30000);

 Employee e2;

 e2 = new Employee("Бет", 81, 50000);

 Console.ReadLine();

}

Перегрузка методов

Подобно другим объектно-ориентированным языкам, язык C# позволяет типу перегружать его методы. Говоря простыми словами, когда класс имеет несколько членов с одинаковыми именами, отличающихся только числом (или типом) параметров, соответствующий член называют перегруженным. В классе Employee перегруженным является конструктор класса, поскольку предложены два определения, которые отличаются только наборами параметров.

public class Employee {

 ...

 // Перегруженные конструкторы.

 public Employee(){}

 public Employee(string fullName, int empID, float currPay) {…}

 ...

}

Конструкторы, однако, не являются единственными членами, допускающими перегрузку. Продолжив рассмотрение текущего примера, предположим, что у нас есть класс Triangle (треугольник), который поддерживает перегруженный метод Draw(). С его помощью пользователю объекта позволяется выполнить визуализацию изображений, используя различные входные параметры.

public class Triangle {

 // Перегруженный метод Draw() .

 public void Draw(int x, int y, int height, int width) {…}

 public void Draw(float x, float y, float height, float width) {…}

 public void Draw(Point upperLeft, Point bottomRight) {…}

 public void Draw(Rect r) {…}

}

Если бы в C# не поддерживалась перегрузка методов, вы были бы вынуждены создать четыре члена с уникальными именами, что, как можете убедиться, весьма далеко от идеала.

public class Triangle {

 // Глупость…

 public void DrawWithInts(int x, int y, int height, int width) {…}

 public void DrawWithFloats(float x, float y, float height, float width) {…}

 public void DrawWithPoints(Point upperLeft, Point bottomRight) {…}

 public void DrawWithRect(Rect r) {…}

}

Но не забывайте о том, что при перегрузке члена возвращаемый тип не может быть независимым. Так, следующий вариант просто недопустим.

public class Triangle {

 …

 // Ошибка! Нельзя перегружать методы

 // на основе возвращаемых значений!

 public float GetX(){…}

 public int GetX(){…}

}

Использование this для возвратных ссылок в C#

Обратите внимание на то, что другой конструктор класса Employee использует ключевое слово C# this.

// Явное использование "this" для разрешения конфликтов имен.

publiс Employee(string fullName, int empID, float currPay) {

 // Присваивание входных параметров данным состояния.

 this.fullName = fullName;

 this.empID = empID;

 this.currPay = currPay;

}

Это ключевое слово C# используется тогда, когда требуется явно сослаться на поля и члены текущего объекта. Причиной использования ключевого слова this в этом пользовательском конструкторе является стремление избежать конфликта имен параметров и внутренних переменных состояния. Альтернативой могло бы быть изменение имен всех параметров.

// В отсутствие конфликта имен "this" подразумевается.

public Employee(string name, int id, float pay) {

 fullName = name;

 empID = id;

 currPay = pay;

}

В данном случае нет необходимости явно добавлять префикс this к именам членов-переменных Employee, потому что конфликт имен уже исключен. Компилятор может самостоятельно выяснить области видимости используемых членов-переменных, и в этой ситуации this называют неявным: если класс ссылается на свои собственные поля данных и члены-переменные (без каких бы то ни было неоднозначностей), то this подразумевается. Таким образом, предыдущая логика конструктора функционально идентична следующей.

public Employee(string name, int Id, float pay) {

 this.fullName = name;

 this.empID = id;

 this.currPay = pay;

}

Замечание. Статические члены типа не могут использовать ключевое слово this в контексте метода. В этом есть смысл, поскольку статические члены-функции действуют на уровне класса (а не объекта). На уровне класса нет this!

Передача вызовов конструктора с помощью this

Другим вариантом использования ключевого слова this является такая реализация вызова одним конструктором другого, при которой не возникает избыточной логики инициализации члена. Рассмотрим следующую модификацию класса Employee.

public class Employee {

 …

 public Employee(string fullName, int empID, float currPay) {

  this.fullName = fullName;

  this.empID = empID;

  this.currPay = currPay;

 }

 // Если пользователь вызовет этот конструктор, то

 // передать вызов версии с тремя аргументами.

 public Employee(string fullName) : this(fullName, IDGenerator.GetNewEmpID(), 0.0F) {}

 …

}

Эта итерация класса Employee определяет два пользовательских конструктора, и второй из них имеет единственный параметр (имя индивидуума). Однако для построения полноценного нового Employee вы хотите гарантировать наличие соответствующего ID и значения зарплаты. Предположим, что у вас есть пользовательский класс (IDGenerator) со статическим методом GetNewEmpID(), тем или иным образом генерирующим ID нового работника. Собрав множество начальных параметров, вы передаете запрос создания объекта конструктору с тремя аргументами.

Если не передавать вызов, то придется добавить в каждый конструктор избыточный программный код.

// currPay автоматически приравнивается к 0.0F через значения,

// заданные по умолчанию.

public Employee(string fullName) {

 this.fullName = fullName;

 this.empID = IDGenerator.GetNewEmpID();

}

Следует понимать, что использование ключевого слова this для передачи вызовов конструктора не является обязательным. Однако при использовании этого подхода вы получаете более удобное и более краткое определение класса. Фактически, используя этот подход, вы можете упростить свои программистские задачи, поскольку реальная работа делегируется одному конструктору (обычно это конструктор, который имеет наибольшее число параметров), а остальные конструкторы просто перекладывают ответственность.

Определение открытого интерфейса класса

После создания данных внутреннего состояния класса и набора конструкторов следующим шагом должно быть определение деталей открытого интерфейса класса. Этим терминам обозначают множество членов, непосредственно доступных из объектной переменной через операцию, обозначаемую точкой.

С точки зрения построения класса открытый интерфейс формируют те элементы, которые объявлены в классе с использованием ключевого слова public. Кроме далей данных и конструкторов, открытый интерфейс класса может иметь множество других членов, включая следующие.

• Методы. Именованные единицы действия, моделирующие некоторые особенности поведения класса.

• Свойства. Традиционные функции чтения и модификации данных.

• Константы/поля только для чтения. Поля данных, которые не допускают изменения после присваивания им значений (см. главу 3).

Замечание. Из последующего материала данной главы вам станет ясно, что вложенные определения типа тоже могут появляться в рамках открытого интерфейса типа. К тому же, как будет показано в главе 8, открытый интерфейс класса может поддерживать и события.

С учетом того, что наш класс Employee определяет два открытых метода (GiveBonus() и DisplayStats()), мы имеем возможность взаимодействовать с открытым интерфейсом так, как показано ниже.

// Взаимодействие с открытым интерфейсом класса Employee.

static void Main(string[] args) {

 Console.WriteLine("*** Тип Employee в процессе работы ***\n");

 Employee e = new Employee("Джо", 80, 30000);

 e.GiveBonus(20.0);

 e.DisplayStats();

 Employee e2;

 e2 = new Employee("Бет", 81, 50000);

 e2.GiveBonus(1000);

 e2.DisplayStats();

 Console.ReadLine();

}

Если выполнить это приложение в том его состоянии, в котором оно находится сейчас, вы должны получить вывод, подобный показанному на рис. 4.2.

На этот момент у нас имеется очень простой тип класса с минимальным открытым интерфейсом. Перед тем как двигаться дальше к более сложным примерам, давайте потратим некоторое время на обсуждение принципов объектно-ориентированного программирования (рассмотрение типа Emplоуее мы продолжим немного позже).

Рис. 4.2. Тип класса Employee в процессе работы

Все объектно-ориентированные языки используют три базовых принципа объектно-ориентированного программирования.

• Инкапсуляция. Как данный язык скрывает внутренние особенности реализации объекта?

• Наследование. Как данный язык обеспечивает возможность многократного использования программного кода?

• Полиморфизм. Как данный язык позволяет интерпретировать родственные объекты унифицированным образом?

Перед тем как начать рассмотрение синтаксических особенностей реализации каждого из этих принципов, важно понять базовую роль каждого из них. Поэтому здесь предлагается краткая теоретическая информация по соответствующим вопросам, просто для того, чтобы исключить разночтения, которые могут возникать у людей, ощущающих постоянную нехватку времени на теорию из-за жестких сроков окончания их проектов.

Инкапсуляция

Первым принципом ООП является инкапсуляция. По сути, она означает возможность скрыть средствами языка несущественные детали реализации от пользователя объекта. Предположим, например, что мы используем класс DatabaseReader, который имеет два метода Open() и Close().

// DatabaseReader инкапсулирует средства работы с базой данных.

DatabaseReader dbObj = new DatabaseReader();

dbObj.Open(@"C:\Employees.mdf"); 

// Работа с базой данных...

dbObj.Close();

Вымышленный класс DatabaseReader инкапсулирует внутренние возможности размещения, загрузки, обработки и закрытия файла данных. Пользователи объекта приветствуют инкапсуляцию, поскольку этот принцип ООП позволяет упростить задачи программирования. Нет необходимости беспокоиться о многочисленных строках программного кода, который выполняет работу класса DatabaseReader "за кулисами". Bсe, что требуется от вас, – это создание экземпляра и отправка подходящих сообщений (например, "открыть файл Employees.mdf, размещенный на моем диске C").

Одним из аспектов инкапсуляции является защита данных. В идеале данные состояния объекта должны определяться, как приватные, a не открытые (как было в предыдущих главах). В этом случае "внешний мир" будет вынужден "смиренно просить" право на изменение или чтение соответствующих значений.

Наследование

Следующим принципом ООП является наследование, означающее способность языка обеспечить построение определений новых классов на основе определений существующих классов. В сущности, наследование позволяет расширить возможности поведения базового класса (называемого также родительским классом) с помощью построения подкласса (называемого производным классам или дочерним классом), наследующего функциональные возможности родительского класса. На рис. 4.3 иллюстрируется отношение подчиненности ("is-а") для родительских и дочерних классов.

Рис. 4.3. Отношение подчиненности для родительских и дочерних классов

Можно прочитать эту диаграмму так: "Шестиугольник (hexagon) является формой (shape), которая является объектом (object)". При создании классов, связанных этой формой наследования, вы создаете отношения подчиненности между типами. Отношение подчиненности часто называется классическим наследованием.

Вспомните из главы 3, что System.Object является предельным базовым классом любой иерархии .NET. Здесь класс Shape (форма) расширяет Object (объект). Можно предположить, что Shape определяет некоторый набор свойств, полей, методов и событий, которые будут общими для всех форм. Класс Hexagon (шестиугольник) расширяет Shape и наследует функциональные возможности, определенные в рамках Shape и Object, вдобавок к определению своих собственных членов (какими бы они ни были).

В мире ООП есть и другая форма многократного использования программного кода - это модель локализации/делегирования (также известная, как отношение локализации, "has-a"). Эта форма многократного использования программного кода не используется дли создания отношений "класс-подкласс". Скорее данный класс может определить член-переменную другого класса и открыть часть или все свои функциональные возможности для "внешнего мира".

Например, если создается модель автомобиля, то вы можете отобразить тот факт, что автомобиль "имеет" ("has-a") радио. Было бы нелогично пытаться получить класс Car (автомобиль) из Radio (радио) или наоборот. (Радио является автомобилем? Я думаю, нет.) Скорее, есть два независимых класса, работающие вместе, где класс-контейнер создает и представляет функциональные возможности содержащегося в нем класса.

public class Radio {

 public void Power(bool turnOn) { Console.WriteLine("Radio on: {0}", turnOn); }

}

public class Car {

 // Car содержит ("has-a") Radio.

 private Radio myRadio = new Radio();

 public void TurnOnRadio(bool onOff) {

  // Делегат для внутреннего объекта.

  myRadio.Power(onOff);

 }

}

Здесь тип-контейнер (Car) несет ответственность за создание содержащегося объекта (Radio). Если объект Car "желает" сделать поведение Radio доступным для экземпляра Car, он должен пополнить свой собственный открытый интерфейс некоторым набором функций, Которые будут действовать на содержащийся тип. Заметим, что пользователь объекта не получит никакой информации о том, что класс Car использует внутренний объект Radio.

static void Main(string[] args) {

 // Вызов внутренне передается Radio.

 Car viper = new Car();

 viper.TurnOnRadio(true);

}

Полиморфизм

Третьим принципом ООП является полиморфизм. Он характеризует способность языка одинаково интерпретировать родственные объекты. Эта особенность объектно-ориентированного языка позволяет базовому классу определить множество членов (формально называемых полиморфным интерфейсом) для всех производных классов. Полиморфный интерфейс типа класса строится с помощью определения произвольного числа виртуальных, или абстрактных членов. Виртуальный член можно изменить (или, говоря более формально, переопределить) в производном классе, тогда как абстрактный метод должен переопределяться. Когда производные типы переопределяют члены, определенные базовым классом, они, по существу, переопределяют свой ответ на соответствующий запрос.

Чтобы проиллюстрировать понятие полиморфизма, снова используем иерархию форм. Предположим, что класс Shape определил метод Draw(), не имеющий параметров и не возвращающий ничего. С учетом того, что визуализация для каждой формы оказывается уникальной, подклассы (такие как Hexagon и Circle) могут переопределить соответствующий метод так, как это требуется для них (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Классический полиморфизм

После создания полиморфного интерфейса можно использовать различные предположения, касающиеся программного кода. Например, если Hexagon и Circle являются производными от одного общего родителя (Shape), то некоторый массив типов Shape может содержать любой производный класс. Более того, если Shape определяет полиморфный интерфейс для всех производных типов {в данном примере это метод Draw(), то можно предположить, что каждый член в таком массиве имеет эти функциональные возможности. Проанализируйте следующий метод Main(), в котором массиву типов, производных от Shape, дается указание визуализировать себя с помощью метода Draw().

static void Main(string [] args) {

 // Создание массива элементов, производных от Shape.

 Shape[] myShapes = new Shape[3];

 myShapes[0] = new Hexagon();

 myShapes[1] = new Circle();

 myShapes[2] = new Hexagon();

 // Движение по массиву и отображение элементов.

 foreach (Shape s in myShapes) s.Draw();

 Console.ReadLine();

}

На этом наш краткий (и упрощенный) обзор принципов ООП завершается. Теперь, имея в запасе теорию, мы исследуем некоторые подробности и точный синтаксис C#, с помощью которого реализуются каждый из указанных принципов.

Понятие инкапсуляции отражает общее правило, согласно которому поля данных объекта не должны быть непосредственно доступны из открытого интерфейса. Если пользователь объекта желает изменить состояние объекта, то он должен делать это косвенно, с помощью методов чтения (get) и модификации (set). В C# инкапсуляция "навязывается" на уровне синтаксиса с помощью ключевых слов public, private, protected и protected internal, как было показано в главе 3. Чтобы проиллюстрировать необходимость инкапсуляции, предположим, что у нас есть следующее определение класса.

// Класс с одним общедоступным полем.

public class Book {

 public int numberOfPages;

}

Проблема общедоступных полей данных заключается в том, что такие элементы не имеют никакой возможности "понять", является ли их текущее значение действительным с точки зрения "бизнес-правил" данной системы. Вы знаете, что верхняя граница диапазона допустимых значений для int в C# очень велика (она равна 2147483647). Поэтому компилятор не запрещает следующий вариант присваивания.

// М-м-м-да…

static void Main(stting[] args) {

 Book miniNovel = new Book();

 miniNovel.numberOfPages = 30000000;

}

Здесь нет перехода за границы допустимости для данных целочисленного типа, но должно быть ясно, что miniNovel ("мини-роман") со значением 30000000 для numberOfPages (число страниц) является просто невероятным с практической точки зрения. Как видите, открытые поля не обеспечивают проверку адекватности данных. Если система предполагает правило, по которому мини-роман должен содержать от 1 до 200 страниц, будет трудно реализовать это правило программными средствами. В этой связи открытые поля обычно не находят места на уровне определений классов, применяемых для решения реальных задач (исключением являются открытые поля, доступные только для чтения).

Инкапсуляция обеспечивает возможность сохранения целостности данных для состояния объекта. Вместо определения открытых полей (с помощью которых очень просто прийти к нарушению целостности данных), вашей привычкой должно стать определение частных полей данных, которые обрабатываются вызывающей стороной косвенно, с использованием одного из двух главных подходов.

• Определение пары традиционных методов чтения и модификации данных.

• Определение именованного свойства.

Суть любого их этих подходов заключается в том, что хорошо инкапсулированный класс должен скрыть от "любопытных глаз внешнего мира" необработанные данные и детали того, как выполняются соответствующие действия. Часто такой подход называют программированием "черного ящика". Красота этого подхода в том, что создатель класса имеет возможность изменить особенности реализации любого из своих методов, так сказать, "за кулисами", и нет никакой нужды отменять использование уже существующего программного кода (при условии, что имя метода остается прежним).

Инкапсуляция на основе методов чтения и модификации

Давайте снова вернемся к рассмотрению нашего класса Employee. Чтобы "внешний мир" мог взаимодействовать с частным полем данных fullName, традиции велят определить средства чтения (метод get) и модификации (метод set). Например:

// Традиционные средства чтения и модификации для приватных данных.

public class Employee {

 private string fullName;

 …

 // Чтение.

 public string GetFullName() {return fullName;}

 // Модификация.

 public void SetFullName(string n) {

  // Удаление недопустимых символов (!, @, #, $, %),

  // проверка максимальной длины (или регистра символов)

  // перед присваиванием.

  fullName = n;