Язык C# и первые проекты

Создание C#

Язык C# является наиболее известной новинкой в области создания языков программирования. В отличие от 60-х годов XX века - периода бурного языкотворчества - в нынешнее время языки создаются крайне редко. За последние 15 лет большое влияние на теорию и практику программирования оказали лишь два языка: Eiffel, лучший, по моему мнению, объектно-ориентированный язык, и Java, ставший популярным во многом благодаря технологии его использования в Интернете и появления такого понятия как виртуальная Java-машина. Чтобы новый язык получил признание, он должен действительно обладать принципиально новыми качествами. Языку C# повезло с родителями. Явившись на свет в недрах Microsoft, будучи наследником C++, он с первых своих шагов получил мощную поддержку. Однако этого явно недостаточно для настоящего признания достоинств языка. Попробуем разобраться, имеет ли он большое будущее?

Создателем языка является сотрудник Microsoft Андреас Хейлсберг. Он стал известным в мире программистов задолго до того, как пришел в Microsoft. Хейлсберг входил в число ведущих разработчиков одной из самых популярных сред разработки - Delphi. В Microsoft он участвовал в создании версии Java - J++, так что опыта в написании языков и сред программирования ему не занимать. Как отмечал сам Андреас Хейлсберг, C# создавался как язык компонентного программирования, и в этом одно из главных достоинств языка, направленное на возможность повторного использования созданных компонентов. Из других объективных факторов отметим следующие:

• C# создавался параллельно с каркасом Framework .Net и в полной мере учитывает все его возможности - как FCL, так и CLR;
• C# является полностью объектно-ориентированным языком, где даже типы, встроенные в язык, представлены классами;
• C# является мощным объектным языком с возможностями наследования и универсализации;
• C# является наследником языков C/C++, сохраняя лучшие черты этих популярных языков программирования. Общий с этими языками синтаксис, знакомые операторы языка облегчают переход программистов от С++ к C#;
• сохранив основные черты своего великого родителя, язык стал проще и надежнее. Простота и надежность, главным образом, связаны с тем, что на C# хотя и допускаются, но не поощряются такие опасные свойства С++ как указатели, адресация, разыменование, адресная арифметика;
• благодаря каркасу Framework .Net, ставшему надстройкой над операционной системой, программисты C# получают те же преимущества работы с виртуальной машиной, что и программисты Java. Эффективность кода даже повышается, поскольку исполнительная среда CLR представляет собой компилятор промежуточного языка, в то время как виртуальная Java-машина является интерпретатором байт-кода;
• мощная библиотека каркаса поддерживает удобство построения различных типов приложений на C#, позволяя легко строить Web-службы, другие виды компонентов, достаточно просто сохранять и получать информацию из базы данных и других хранилищ данных;
• реализация, сочетающая построение надежного и эффективного кода, является немаловажным фактором, способствующим успеху C#.

Виды проектов

Как уже отмечалось, Visual Studio .Net для языков C#, Visual Basic и J# предлагает 12 возможных видов проектов. Среди них есть пустой проект, в котором изначально не содержится никакой функциональности; есть также проект, ориентированный на создание Web-служб. В этой книге, направленной, прежде всего, на изучение языка C#, основным видом используемых проектов будут обычные Windows-приложения. На начальных этапах, чтобы не усложнять задачу проблемами пользовательского интерфейса, будем рассматривать также консольные приложения.

Давайте разберемся, как создаются проекты и что они изначально собой представляют. Поговорим также о сопряженных понятиях: решение (solution), проект (project), пространство имен (namespace), сборка (assembly). Рассмотрим результаты работы компилятора Visual Studio с позиций программиста, работающего над проектом, и с позиций CLR, компилирующей PE-файл в исходный код процессора.

С точки зрения программиста, компилятор создает решение, с точки зрения CLR - сборку, содержащую PE-файл. Программист работает с решением, CLR - со сборкой.

Решение содержит один или несколько проектов, ресурсы, необходимые этим проектам, возможно, дополнительные файлы, не входящие в проекты. Один из проектов решения должен быть выделен и назначен стартовым проектом. Выполнение решения начинается со стартового проекта. Проекты одного решения могут быть зависимыми или независимыми. Например, все проекты одной лекции данной книги могут быть для удобства собраны в одном решении и иметь общие свойства . Изменяя стартовый проект, получаем возможность перехода к нужному примеру. Заметьте, стартовый проект должен иметь точку входа - класс, содержащий статическую процедуру с именем Main, которой автоматически передается управление в момент запуска решения на выполнение. В уже имеющееся решение можно добавлять как новые, так и существующие проекты. Один и тот же проект может входить в несколько решений.

Проект состоит из классов, собранных в одном или нескольких пространствах имен. Пространства имен позволяют структурировать проекты, содержащие большое число классов, объединяя в одну группу близкие классы. Если над проектом работает несколько исполнителей, то, как правило, каждый из них создает свое пространство имен. Помимо структуризации, это дает возможность присваивать классам имена, не задумываясь об их уникальности. В разных пространствах имен могут существовать одноименные классы. Проект - это основная единица, с которой работает программист. Он выбирает тип проекта , а Visual Studio создает скелет проекта в соответствии с выбранным типом.

Дальнейшие объяснения лучше сочетать с реальной работой над проектами. Поэтому во всей этой книге я буду вкратце описывать свои действия по реализации тех или иных проектов, надеясь, что их повторение читателем будет способствовать пониманию текста и сути изучаемых вопросов.

Консольный проект

У себя на компьютере я открыл установленную лицензионную версию Visual Studio .Net 2003, выбрал из предложенного меню - создание нового проекта на C#, установил вид проекта - консольное приложение, дал имя проекту - ConsoleHello, указал, где будет храниться проект. Как выглядит задание этих установок, показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Окно создания нового проекта

Если принять эти установки, то компилятор создаст решение, имя которого совпадает с именем проекта. На рис. 2.2 показано, как выглядит это решение в среде разработки:

Рис. 2.2. Среда разработки и консольное приложение, построенное по умолчанию

Интегрированная среда разработки IDE (Integrated Development Environment) Visual Studio является многооконной, настраиваемой, обладает большим набором возможностей. Внешний вид ее достаточно традиционен, хотя здесь есть новые возможности; я не буду заниматься ее описанием, полагаясь на опыт читателя и справочную систему. Обращаю внимание лишь на три окна, из тех, что показаны на рис. 2.2. В окне Solution Explorer представлена структура построенного решения. В окне Properties можно увидеть свойства выбранного элемента решения. В окне документов отображается выбранный документ, в данном случае, программный код класса проекта - ConsoleHello.Class1. Заметьте, в этом окне можно отображать и другие документы, список которых показан в верхней части окна.

Построенное решение содержит, естественно, единственный заданный нами проект - ConsoleHello. Наш проект, как показано на рис. 2.2, включает в себя папку со ссылками на системные пространства имен из библиотеки FCL, файл со значком приложения и два файла с расширением cs. Файл AssemblyInfo содержит информацию, используемую в сборке, а файл со стандартным именем Class1 является построенным по умолчанию классом, который задает точку входа - процедуру Main, содержащую для данного типа проекта только комментарий.

Заметьте, класс проекта погружен в пространство имен, имеющее по умолчанию то же имя, что и решение, и проект. Итак, при создании нового проекта автоматически создается достаточно сложная вложенная структура - решение, содержащее проект, содержащий пространство имен, содержащее класс, содержащий точку входа. Для простых решений такая структурированность представляется избыточной, но для сложных - она осмысленна и полезна.

Помимо понимания структуры решения, стоит также разобраться в трех важных элементах, включенных в начальный проект - предложение using, тэги документации в комментариях и атрибуты.

Пространству имен может предшествовать одно или несколько предложений using, где после ключевого слова следует название пространства имен - из библиотеки FCL или из проектов, связанных с текущим проектом. В данном случае задается пространство имен System - основное пространство имен библиотеки FCL. Предложение using NameA облегчает запись при использовании классов, входящих в пространство NameA, поскольку в этом случае не требуется каждый раз задавать полное имя класса с указанием имени пространства, содержащего этот класс. Чуть позже мы увидим это на примере работы с классом Console пространства System. Заметьте, полное имя может потребоваться, если в нескольких используемых пространствах имен имеются классы с одинаковыми именами.

Все языки допускают комментарии. В C#, как и в С++, допускаются однострочные и многострочные комментарии. Первые начинаются с двух символов косой черты. Весь текст до конца строки, следующий за этой парой символов, (например, "//любой текст" ) воспринимается как комментарий, не влияющий на выполнение программного кода. Началом многострочного комментария является пара символов /*, а концом - */. Заметьте, тело процедуры Main содержит три однострочных комментария.

Здесь же, в проекте, построенном по умолчанию, мы встречаемся с еще одной весьма важной новинкой C# - XML-тегами, формально являющимися частью комментария. Отметим, что описанию класса Class1 и описанию метода Main предшествует заданный в строчном комментарии XML-тег <summary>. Этот тэг распознается специальным инструментарием, строящим XML-отчет проекта. Идея самодокументируемых программных проектов, у которых документация является неотъемлемой частью, является важной составляющей стиля компонентного надежного программирования на C#. Мы рассмотрим реализацию этой идеи в свое время более подробно, но уже с первых шагов будем использовать теги документирования и строить XML-отчеты. Заметьте, кроме тега <summary> возможны и другие тэги, включаемые в отчеты. Некоторые теги добавляются почти автоматически. Если в нужном месте (перед объявлением класса, метода) набрать подряд три символа косой черты, то автоматически вставится тэг документирования, так что останется только дополнить его соответствующей информацией.