Технология объектно-ориентированного программирования

Типы данных

С# является языком со строгой типизацией. В нем необходимо объявлять тип всех создаваемых программных элементов (например, переменных, объектов, окон, кнопок и т. д.), что позволяет компилятору предотвращать возникновение ошибок, следя за тем, чтобы объектам присваивались значения только разрешенного типа. Тип программного элемента сообщает компилятору о его размере (например, тип int показывает, что объект занимает 4 байта) и возможностях (например, кнопка может быть нарисована, нажата и т. д.).

В С# типы делятся на две группы: базовые типы, предлагаемые языком, и типы, определяемые пользователем. Кроме того, типы С# разбиваются на две другие категории: размерные типы (типы по значению) и ссылочные типы.Почти все базовые типы являются размерными типами. Исключение составляют типы Object и String. Все пользовательские типы, кроме структур, являются ссылочными. Дополнительно к упомянутым типам, язык С# поддерживает типы указателей,однако они используются только с неуправляемым кодом.

Принципиальное различие между размерными и ссылочными типами состоит в способе хранения их значений в памяти. В первом случае фактическое значение хранится в стеке (или как часть большого объекта ссылочного типа). Адрес переменной ссылочного типа тоже хранится в стеке, но сам объект хранится в куче.

Сборщик мусора уничтожает программные элементы в стеке через некоторое время после того, как закончит существование раздел стека, в котором они объявлены. В типичном случае раздел стека определяется методом. То есть, если в пределах метода объявлена локальная переменная, соответствующий программный элемент будет помечен для сборки мусора по окончании метода. Объект в куче подвергается сборке мусора через некоторое время после того, как уничтожена последняя ссылка на него.

Язык С# предлагает обычный набор базовых типов, каждому из них соответствует тип, поддерживаемый общеязыковой спецификацией .NET (CLS). Соответствие базовых типов языка С# и типов платформы .NET гарантирует, что объекты, созданные в С#, могут быть использованы на равных основаниях с объектами, созданными в любом другом языке, удовлетворяющем требованиям .NET CLS (например, в языке VB.NET).

Переменные и константы

Переменная представляет собой типизированную область памяти. Программист создает переменную, объявляя ее тип и указывая имя. При объявлении переменной ее можно инициализировать (присвоить ей начальное значение), а затем в любой момент ей можно присвоить новое значение, которое заменит собой предыдущее.

static void Main()
 {
   int i=10;	//объявление и инициализация целочисленной переменной i
   Console.WriteLine(i);		//просмотр значения переменной
   i=100;		//изменение значение переменной
   Console.WriteLine(i);
 }

В языке С# требуется, чтобы переменные были явно проинициализированы до их использования. Проверим этот факт на примере.

static void Main()
 {
   int i;
   Console.WriteLine(i);
 }

При попытке скомпилировать этот пример в списке ошибок будет выведено следующее сообщение: Use of unassigned local variable 'i' (используется неинициализированная локальная переменная i ).

Однако инициализировать каждую переменную необязательно, но необходимо присвоить ей значение до того, как она будет использована.

- это переменная, значение которой нельзя изменить. Константы бывают трех видов: литералы, символические константы и перечисления.

В операторе присваивания: x=32;

число 32 является литеральной константой. Его значение всегда равно 32 и его нельзя изменить.

Символические константы именуют постоянные значения. Определение символической константы происходит следующим образом:

const <тип>  <идентификатор> = <значение>;

Рассмотрим пример:

static void Main()
 {
   const int i=10;	//объявление целочисленной константы i
   Console.WriteLine(i);		//просмотр значения константы
   i=100;		//ошибка
   Console.WriteLine(i);
 }

Перечисления (enumerations) являются альтернативой константам. Перечисление - это особый размерный тип, состоящий из набора именованных констант (называемых списком перечисления).

Синтаксис определения перечисления следующий:

[атрибуты] [модификаторы] enum <имя> [ : базовый тип]
{список-перечисления констант(через запятую)};

Базовый тип - это тип самого перечисления. Если не указать базовый тип, то по умолчанию будет использован тип int. В качестве базового типа можно выбрать любой целый тип, кроме char. Пример использования перечисления:

class Program
 {
   enum gradus:int
   {
    min=0,
    krit=72,
    max=100,
   }

   static void Main()
   {
    Console.WriteLine("минимальная температура=" + (int) gradus.min);
    Console.WriteLine("критическая температура=" + (int)gradus.krit);
    Console.WriteLine("максимальная температура=" + (int)gradus.max);
   }
}

Организация ввода-вывода данных. Форматирование

Программа при вводе данных и выводе результатов взаимодействует с внешними устройствами. Совокупность стандартных устройств ввода (клавиатура) и вывода (экран) называется консолью. В языке С# нет операторов ввода и вывода. Вместо них для обмена данными с внешними устройствами используются специальные объекты. В частности, для работы с консолью используется стандартный класс Console, определенный в пространстве имен System.

Вывод данных

В приведенных выше примерах мы уже рассматривали метод WriteLine, реализованный в классе Console, который позволяет организовывать вывод данных на экран. Однако существует несколько способов применения данного метода:

При обращении к методу WriteLine через запятую перечисляются три аргумента: "{0} {1}", i, j. Первый аргумент определяет формат выходной строки. Следующие аргументы нумеруются с нуля, так переменная i имеет номер 0, j – номер 1. Значение переменной i будет помещено в выходную строку на место {0}, а значение переменной j – на место {1}. В результате на экран будет выведена строка: 3 4. Если мы обратимся к методу WriteLine следующим образом Console.WriteLine("{0} {1} {2)", j, i, j), то на экран будет выведена строка: 4 3 4.

Последний вариант использования метода WriteLine является наиболее универсальным, потому что он позволяет не только выводить данные на экран, но и управлять форматом их вывода. Рассмотрим несколько примеров:

Использование управляющих последовательностей:

Управляющей последовательностью называют определенный символ, предваряемый обратной косой чертой. Данная совокупность символов интерпретируется как одиночный символ и используется для представления кодов символов, не имеющих графического обозначения (например, символа перевода курсора на новую строку) или символов, имеющих специальное обозначение в символьных и строковых константах (например, апостроф). Рассмотрим управляющие символы:

Вид	Наименование
\a	Звуковой сигнал
\b	Возврат на шаг назад
\f	Перевод страницы
\n	Перевод строки
\r	Возврат каретки
\t	Горизонтальная табуляция
\v	Вертикальная табуляция
\\	Обратная косая черта
\'	Апостроф
\"	Кавычки

Пример:

static void Main()
{
Console.WriteLine("Ура!\nСегодня \"Информатика\"!!!");    
}

(рис 2.1) 02_01

Управление размером поля вывода:

Первым аргументом WriteLine указывается строка вида {n, m} – где n определяет номер идентификатора из списка аргументов метода WriteLine, а m – количество позиций (размер поля вывода), отводимых под значение данного идентификатора. При этом значение идентификатора выравнивается по правому краю. Если выделенных позиций для размещения значения идентификатора окажется недостаточно, то автоматически добавится необходимое количество позиций. Пример:

static void Main() { double x= Math.E; Console.WriteLine("E={0,20}", x); Console.WriteLine("E={0,10}", x); }

(рис 2.2) 02_02

Управление размещением вещественных данных:

Первым аргументом WriteLine указывается строка вида {n: ##.###} – где n определяет номер идентификатора из списка аргументов метода WriteLine, а ##.### определяет формат вывода вещественного числа. В данном случае под целую часть числа отводится две позиции, под дробную – три. Если выделенных позиций для размещения целой части значения идентификатора окажется недостаточно, то автоматически добавиться необходимое количество позиций. Пример:

static void Main() { double x= Math.E; Console.WriteLine("E={0:##.###}", x); Console.WriteLine("E={0:.####}", x); }

(рис 2.3) 02_03

Задание. Измените программу так, чтобы число e выводилось на экран с точностью до 6 знаков после запятой.

Управление форматом числовых данных:

Первым аргументом WriteLine указывается строка вида {n: <спецификатор>m} – где n определяет номер идентификатора из списка аргументов метода WriteLine, <спецификатор> - определяет формат данных, а m – количество позиций для дробной части значения идентификатора. В качестве спецификаторов могут использоваться следующие значения:

Параметр	Формат	Значение
C или c	Денежный. По умолчанию ставит знак р. Изменить его можно с помощь объекта NumberFormatInfo	Задается количество десятичных разрядов.
D или d	Целочисленный (используется только с целыми числами)	Задается минимальное количество цифр. При необходимости результат дополняется начальными нулями
E или e	Экспоненциальное представление чисел	Задается количество символов после запятой. По умолчанию используется 6
F или f	Представление чисел с фиксированной точкой	Задается количество символов после запятой
G или g	Общий формат (или экспоненциальный, или с фиксированной точкой)	Задается количество символов после запятой. По умолчанию выводится целая часть
N или n	Стандартное форматирование с использованием запятых и пробелов в качестве разделителей между разрядами	Задается количество символов после запятой. По умолчанию – 2, если число целое, то ставятся нули
X или x	Шестнадцатеричный формат
P или p	Процентный

Пример:

static void Main()
 {
   Console.WriteLine("C Format:{0,14:C} \t{0:C2}", 12345.678);
   Console.WriteLine("D Format:{0,14:D} \t{0:D6}", 123);
   Console.WriteLine("E Format:{0,14:E} \t{0:E8}", 12345.6789);
   Console.WriteLine("G Format:{0,14:G} \t{0:G10}", 12345.6789);
   Console.WriteLine("N Format:{0,14:N} \t{0:N4}", 12345.6789);
   Console.WriteLine("X Format:{0,14:X} ", 1234);
   Console.WriteLine("P Format:{0,14:P} ", 0.9);    
 }

(рис 2.4) 02_04

Ввод данных

Для ввода данных обычно используется метод ReadLine, реализованный в классе Console. Особенностью данного метода является то, что в качестве результата он возвращает строку ( string ). Пример:

static void Main()
 {
   string s = Console.ReadLine();
   Console.WriteLine(s);
 }

Для того чтобы получить числовое значение необходимо воспользоваться преобразованием данных. Пример:

static void Main()
 {
   string s = Console.ReadLine();
   int x = int.Parse(s); //преобразование строки в число
   Console.WriteLine(x);
 }

Или сокращенный вариант:

static void Main()
 {
   //преобразование введенной строки в число
   int x = int.Parse(Console.ReadLine()); 
   Console.WriteLine(x);
 }

Для преобразования строкового представления целого числа в тип int мы используем метод int.Parse(), который реализован для всех числовых типов данных. Таким образом, если нам потребуется преобразовать строковое представление в вещественное, мы можем воспользоваться методом float.Parse() или double.Parse(). В случае, если соответствующее преобразование выполнить невозможно, то выполнение программы прерывается и генерируется исключение System.FormatExeption (входная строка имела неверный формат).

Практикум

Написать программу, которая, реализует диалог с пользователем:

using System;

namespace Hello
{
  class Program
  {
   static void Main()
   {
    Console.Write("a= ");
    int a = int.Parse(Console.ReadLine());
    Console.Write("b= ");
    int b = int.Parse(Console.ReadLine());
    Console.WriteLine("{0}+{1}={2}", a, b, a + b);
   }
  }
}

Самостоятельная работа

Используя Интернет и дополнительную литературу найти ответы на следующие вопросы: