Создание нового класса с различными членами. Пример см. в «Основы программирования на C#» стр.154 ( Проектирование класса Rational). Программирование класса дробей как тип данных.
Концепция типов данных состоит в том, что каждой информации приписывается тип, который описывается:
1) множеством допустимых значений типа,
2) набором операций для этого типа,
3) диапазоном допустимых значений,
4) количеством памяти, необходимой для хранения данного типа.
8. Концепция типа данных. Значащие (размерные) (Value type) и ссылочные (Reference type) типы данных. Упаковка и распаковка (Boxing, Unboxing).
Концепция типов данных состоит в том, что каждой информации приписывается тип, который описывается:
· множеством допустимых значений типа,
· набором операций для этого типа,
· диапазоном допустимых значений,
· количеством памяти, необходимой для хранения данного типа.
Значимые и ссылочные типы данных. Для значимых типов значение переменной (объекта) является неотъемлемой собственностью переменной (точнее, собственностью является память, отводимая значению, а само значение может изменяться). Для ссылочных типов значением служит ссылка на некоторый объект в памяти, расположенный обычно в динамической памяти — "куче". Объект, на который указывает ссылка, может быть разделяемым. Это означает, что несколько ссылочных переменных могут указывать на один и тот же объект и разделять его значения.
К значимым типам относятся: логический, арифметический, структуры, перечисление. Массивы, строки и классы относятся к ссылочным типам.
Будем называть целью левую часть оператора присваивания, а источником правую часть оператора присваивания. Поскольку источник и цель могут быть как значимого, так и ссылочного типа, то возможны четыре различные комбинации. Рассмотрим их подробнее.
• Цель и источник значимого типа. В этом случае источник и цель имеют собственную память для хранения значений. Значения источника заменяют значения соответствующих полей цели. Источник и цель после этого продолжают жить независимо. У них своя память, хранящая после присваивания одинаковые значения.
• Цель и источник ссылочного типа. В этом случае значениями источника и цели являются ссылки на объекты, хранящиеся в памяти ("куче"). При ссылочном присваивании цель разрывает связь с тем объектом, на который она ссылалась до присваивания, и становится ссылкой на объект, связанный с источником. Результат ссылочного присваивания двоякий. Объект, на который ссылалась цель, теряет одну из своих ссылок и может стать висячим, так что его дальнейшую судьбу определит сборщик мусора. С объектом в памяти, на который ссылался источник, теперь связываются, по меньшей мере, две ссылки, рассматриваемые как различные имена одного объекта. Ссылочное присваивание приводит к созданию псевдонимов — к появлению разных имен у одного объекта. Особо следует учитывать ситуацию, когда цель и/или источник имеет значение void. Если такое значение имеет источник, то в результате присваивания цель получает это значение и более не ссылается ни на какой объект. Если же цель имела значение void, а источник - нет, то в результате присваивания ранее "висячая" цель становится ссылкой на объект, связанный с источником.
• Цель ссылочного типа, источник значимого типа. В этом случае "на лету" значимый тип преобразуется в ссылочный. Двойственность существования значимого и ссылочного типа — переменной и объекта обеспечивается за счет специальных, эффективно реализованных операций, преобразующих переменную значимого типа в объект и обратно. Операция "упаковать" (boxing) выполняется автоматически и неявно в тот момент, когда по контексту требуется объект, а не переменная. При ее выполнении создается настоящий объект, хранящий значение переменной. Можно считать, что происходит упаковка переменной в объект.
• Цель значимого типа, источник ссылочного типа. В этом случае ссылочный тип преобразуется в значимый. Операция "распаковать" (unboxing) выполняет обратную операцию, — она "сдирает" объектную упаковку и извлекает хранимое значение.
Операции "упаковать" и "распаковать" (boxing и unboxing).
Все С#-типы, включая типы значений, выведены из класса object. Следовательно, ссылку типа object можно использовать в качестве ссылки на любой другой тип, включая типы значений. Если ссылку типа object заставляют указывать на значение нессылочного типа, этот процесс называют приведением к объектному типу (boxing). В результате этого процесса значение нессылочного типа должно храниться подобно объекту, или экземпляру класса. Другими словами, "необъектное" значение помещается в объектную оболочку. В любом случае приведение к объектному типу происходит автоматически. Для этого достаточно присвоить значение ссылке на объект класса object. Все остальное доделает С#.
Восстановление значения из "объектного образа" (unboxing) — это по сути процесс извлечения значения из объекта. Это действие выполняется с помощью операции приведения типа, т.е. приведения ссылки на объект класса object к значению желаемого типа. Пример:
int x =10; object obj; obj = x; // "Превращаем" х в объект.
int у = (int)obj; // Обратное "превращение" объекта obj в int-значение.
9. Концепция типа данных. Переменные и константы и их реализация в С#.
Переменная — это экземпляр типа. Скалярную переменную можно рассматривать как сущность, обладающую именем, значением и типом. Имя и тип задаются при объявлении переменной и остаются неизменными на все время ее жизни. Значение переменной может меняться в ходе вычислений. Получение начального значения переменной называется ее инициализацией. Попытка использовать неинициализированную переменную приводит к ошибкам, обнаруживаемым еще на этапе компиляции. Объявление переменных:
int x, s; //без инициализации x=10; s=20; //отложенная инициализация
int y =0, u = 77; //обычный способ инициализации
int z= new int(); //допустимая инициализация в объектном стиле
Любой блок определяет область объявления, или область видимости (scope) объектов. Блок начинается открывающей, а завершается закрывающей фигурными скобками. Таким образом, при создании блока создается и новая область видимости, которая определяет, какие объекты видимы для других частей программы. Область видимости также определяет время существования этих объектов. Самыми важными в С# являются области видимости, которые определены классом и методом. Область видимости, определяемая методом, начинается с открывающей фигурной скобки. Но если метод имеет параметры, они также относятся к области видимости метода.
Как правило, переменные, объявленные в некоторой области видимости, невидимы (т.е. недоступны) для кода, который определяется вне этой области видимости. Таким образом, при объявлении переменной внутри области видимости вы локализируете ее и защищаете от неправомочного доступа и/или модификации. Эти правила области видимости обеспечивают основу для инкапсуляции.
int x; // Переменная х известна всему коду в пределах метода Main().
х = 10; if(х = = 10) { // Начало новой области видимости,
int у = 20; // Переменная у известна только этому блоку.
// Здесь известны обе переменные х и у. }
// у = 100; // Переменная у здесь неизвестна. // Переменная х здесь известна.
Переменные создаются после входа в их область видимости, а разрушаются при выходе из нее. Таким образом, переменная, объявленная внутри некоторого метода, не будет хранить значение между вызовами этого метода. Время существования переменной ограничивается ее областью видимости.
КонстантыC# могут появляться, как обычно, в виде литералов и именованных констант. Вот пример константы, заданной литералом и стоящей в правой части оператора присваивания: y = 7.7f; // константа типа float
Значение константы "7.7f" является одновременно ее именем, оно же позволяет однозначно определить тип константы. Заметьте, иногда, как в данном случае, приходится добавлять к значению специальные символы для точного указания типа. Синтаксис объявления: добавляется модификатор const, инициализация констант обязательна и не может быть отложена.
Пример объявления констант:
const int SmallSize = 38, LargeSize =58; const int MidSize = (SmallSize + LargeSize)/2;
const double pi = 3.141593;
10. Принцип модульности программ. Глобальные и локальные имена. Область видимости имен. Выбор области видимости.
У класса две различные роли: модуля и типа данных. Класс — это модуль, архитектурная единица построения программной системы. Модульность построения — основное свойство программных систем. В ООП программная система, строящаяся по модульному принципу, состоит из классов, являющихся основным видом модуля. Размер и содержание модуля определяется архитектурными соображениями. Ничто не мешает построить монолитную систему, состоящую из одного модуля — она может решать ту же задачу, что и система, состоящая из многих модулей.
Переменные, которые объявляться на уровне модуля, называются глобальными. Их область действия распространяется, по крайней мере, на весь модуль. В языке C# роль модуля играют классы, пространства имен, проекты, решения. Поля классов могут рассматриваться как глобальные переменные класса. В других видах модуля - пространствах имен, проектах, решениях - нельзя объявлять переменные. В пространствах имен в языке C# разрешено только объявление классов и их частных случаев: структур, интерфейсов, делегатов, перечислений. Поэтому глобальных переменных уровня модуля, в привычном для других языков программирования смысле, в языке C# нет. Классы не могут обмениваться информацией, используя глобальные переменные. Все взаимодействие между ними обеспечивается способами, стандартными для объектного подхода. Между классами могут существовать два типа отношений — клиентские и наследования, а основной способ инициации вычислений — это вызов метода для объекта-цели или вызов обработчика события. Поля класса и аргументы метода позволяют передавать и получать нужную информацию. Устранение глобальных переменных как источника опасных, трудно находимых ошибок существенно повышает надежность создаваемых на языке C# программных продуктов.
Переменные, объявленные на уровне процедуры, называются локальными, — они локализованы в процедуре. На самом деле, ситуация с процедурным блоком в C# не так проста. Процедурный блок имеет сложную структуру; в него могут быть вложены другие блоки, связанные с операторами выбора, цикла и так далее. В каждом таком блоке, в свою очередь, допустимы вложения блоков. В каждом внутреннем блоке допустимы объявления переменных. Переменные, объявленные во внутренних блоках, локализованы именно в этих блоках, их область видимости и время жизни определяются этими блоками. Локальные переменные начинают существовать при достижении вычислений в блоке точки объявления и перестают существовать, когда процесс вычисления завершает выполнение операторов блока.
11. Принцип модульности программ. Метод, как отдельный модуль программы. Интерфейсная и скрытая часть метода. Формальные и фактические параметры метода. Примеры применения.
Первыми формами модульности, появившимися в языках программирования, были процедуры и функции. Они позволяли задавать определенную функциональность и многократно выполнять один и тот же параметризованный программный код при различных значениях параметров. Важным шагом в автоматизации программирования было появление библиотек процедур и функций, доступных из используемого языка.
В C# в роли архитектурного модуля выступает класс. Программная система строится из модулей, роль которых играют классы, но каждый из этих модулей имеют содержательную начинку, задавая некоторую абстракцию данных.
Процедуры и функции связываются теперь с классом, они обеспечивают функциональность данных класса и называются методами класса. Главную роль в программной системе играют данные, а функции лишь служат данным. Напомню здесь, что в C# процедуры и функции существуют только как методы некоторого класса, они не существуют вне класса.
Функция отличается от процедуры двумя особенностями:
• всегда вычисляет некоторое значение, возвращаемое в качестве результата функции;
• вызывается в выражениях.
Процедура C# имеет свои особенности:
• возвращает формальный результат void, указывающий на отсутствие результата;
• вызов процедуры является оператором языка;
• имеет входные и выходные аргументы, причем выходных аргументов может быть достаточно много.
Синтаксически в описании метода различают две части - описание заголовка и описание тела метода: заголовок_метода тело_метода
void A() {...}; int B(){...); public void C(){...};
Методы A и B являются закрытыми, а метод С - открыт. Методы A и С реализованы процедурами, а метод B - функцией, возвращающей целое значение.
Список формальных аргументов метода может быть пустым, и это довольно типичная ситуация для методов класса. Список может содержать фиксированное число аргументов, разделяемых символом запятой. [ref|out|params]тип_аргумента имя_аргумента
Несмотря на фиксированное число формальных аргументов, есть возможность при вызове метода передавать ему произвольное число фактических аргументов. Для реализации этой возможности в списке формальных аргументов необходимо задать ключевое слово params. Оно задается один раз и указывается только для последнего аргумента списка, объявляемого как массив произвольного типа. При вызове метода этому формальному аргументу соответствует произвольное число фактических аргументов.
Содержательно, все аргументы метода разделяются на три группы: входные (только читаются), выходные и обновляемые (их значения используются в ходе вычислений и обновляются в результате работы метода). Выходные аргументы всегда должны сопровождаться ключевым словом out, обновляемые - ref.
Между списком формальных и списком фактических аргументов должно выполняться определенное соответствие по числу, порядку следования, типу и статусу аргументов. Если в первом списке n формальных аргументов, то фактических аргументов должно быть не меньше n (соответствие по числу). Каждому i-му формальному аргументу (для всех i от 1 до n-1) ставится в соответствие i-й фактический аргумент. Последнему формальному аргументу, при условии, что он объявлен с ключевым словом params, ставятся в соответствие все оставшиеся фактические аргументы (соответствие по порядку). Если формальный аргумент объявлен с ключевым словом ref или out, то фактический аргумент должен сопровождаться таким же ключевым словом в точке вызова (соответствие по статусу).
Если формальный аргумент объявлен с типом T, то выражение, задающее фактический аргумент, должно быть согласовано по типу с типом T: допускает преобразование к типу T, совпадает c типом T или является его потомком (соответствие по типу).
Если формальный аргумент является выходным - объявлен с ключевым словом ref или out, - то соответствующий фактический аргумент не может быть выражением, поскольку используется в левой части оператора присваивания; следовательно, он должен быть именем, которому можно присвоить значение.
Унарные и мультипликативные операции. Примеры применений.
Унарные: + - ! (логическое отрицание) ~ (поразрядное отрицание, инвертирует каждый разряд в двоичном представлении операнда типа int, uint, long, ulong) ++х --х (тип)х (преобразование типов).
Мультипликативные (умножения): * / % (остаток от деления)
