همه چیز درباره برنامه نویسی سی شارپ

همه چیز درباره برنامه نویسی سی شارپ

 فصل پنجم:   زبان برنامه نویسی C#

 
سی‌شارپ (C#) زبانی شیءگرا و سطح بالا (high level) از خانوادهٔ زبان‌های چارچوب دات‌نت شرکت مایکروسافت است.
زبان #C، یک زبان برنامه نویسی چند الگویی است و منظم شده مدل های تابعی، امری، عمومی، شی گرا و جز گرا می باشد. این زبان توسط ماکروسافت و جزئی از دات نت به وجود آمد و بعدا استانداردهای ECMAو ISO را نیز در بر گرفت. #C یکی از 44 زبان برنامه نویسی ای است که توسط Common Language Runtime از .NET Framework پشتیبانی می شوند و در همه جا به وسیله Microsoft Visual Studio شناخته می شود.
 
برنامه نویسی c# 
این زبان برپایه سادگی، مدرن بودن، همه منظوره و شی گرا بودن ساخته شد.Anders Hejlsberg، طراح زبان برنامه نویسی دلفی، سرپرستی تیم طراحان زبان #C را بر عهده داشت.این زبان دارای دستوری شی گرا مشابه ++C است و به شدت از زبان های جاوا و دلفی تاثیر پذیرفته است.در ابتدا نام این زبان COOL بود که مخفف C like Object Oriented Language بود، هر چند در جولای 2000، زمانی که ماکروسافت پروژه را عمومی اعلام کرد، اسم آن به #C تغییر پیدا کرد.آخرین نسخه آن نسخه 3 است که از ویژوال استدیو 2008 استفاده می کند. نسخه بعدی 4 است که در دست ساخت است.

اهداف طراحی زبان
استاندارد ECMA این اهداف طراحی زبان را برای #C بر آورده می سازد: 
سی شارپ یک زبان برنامه سازی ساده،مدرن،برای اهداف عمومی و شی گرا است. 
به دلیل اهمیت داشتن موضوع نیرومندی و دوام و بهره وری برنامه نویس،زبان دارای چک کننده Strong Type ، چک کننده مرزهای آرایه، تشخیص حالتهایی که یک متغیر مقدار دهی اولیه نشده‌است،قابلیت انتقال کدها و Garbage Collection خودکار است. 
این زبان برای استفاده در اجزای توسعه نرم افزار برای دستیابی به مزایای سیستم‌های توزیعی در نظر گرفته شده‌است. 
قابلیت انتقال برنامه نویس بسیار مهم است،خصوصاً برای آن دسته از برنامه نویسانی که با زبان‌های C و C++ آشنا هستند. 
پشتیبانی از این زبان برای بین المللی شدن بسیار مهم است. 
زبان سی شارپ برای نوشتن برنامه‌ها برای سیستمهای تعبیه شده و میزبان در نظر گرفته شده‌است، از سیستم عامل های پیچیده بسیار بزرگ گرفه تا توابع اختصاصی بسیار کوچک. 
هر چند برنامه های نوشته شده با #C طوری هستند که از لحاظ حافظه و پردازنده مورد نیاز مقرون به صرفه باشند، ولی خود زبان از لحاظ اندازه و کارایی به خوبی زبان های C و اسمبلی نیست.

تاریخچه
در سال 1999، شرکت سان اجازه استفاده از زبان برنامه نویسی جاوا را در اختیار ماکروسافت قرار داد تا در سیستم عامل خود از آن استفاده کند.جاوا در اصل به هیچ پلت فرم یا سیستم عاملی وابسته نبود، ولی ماکروسافت برخی از مفاد قرار داد را زیر پا گذاشت و قابلیت مستقل از سیستم عامل بودن جاوا را از آن برداشت.شرکت سان پرونده ای علیه ماکروسافت درست کرد و ماکروسافت مجبور شد تا زبان شی گرای جدیدی با کامپایل جدید که به ++C شبیه بود را درست کند. در طول ساخت دات نت، کلاس های کتابخانه ای با زبان و کامپایلر SMC نوشته شدند.در سال 1999 آندرس هلزبرگ گروهی را برای طراحی زبانی جدید تشکیل داد که در آن زمان نامش Cool بود و همانند C بود با خواص شی گرایی. ماکروسافت در نظر داشت اسم این زبان را تا آخر Cool قرار دهد، ولی به دلیل مناسب نبودن برای اهداف تجاری این کار را نکرد. در ارائه و معرفی رسمی .NET در PDC در سال 2000 این زبان به Cسی شارپ تغییر نام یافت و کتابخانه کلاس ها و runtime در ASP.NET به#C منتقل شدند. مدیر و سرپرست طراحان در ماکروسافت آندرس هلزبرگ بود که تجربه قبلی او در طراحی Framework و زبان‌های برنامه سازی++Borland , Delphi, Turbo Pascal, Visual C به آسانی در دستورالعمل‌های سی شارپ قابل رویت است و به همان خوبی در هسته CLR.

ویژگی‌ها
برخی از تفاوت‌های زبان سی شارپ با C و ++C عبارتند از:
هیچ تابع یا متغیر سراسری(Global) وجود ندارد، تمام متدها و اعضا بایستی در داخل کلاس‌ها تعریف شوند.این امر ممکن است، هر چند برای استفاده از متغیر ها و توابع عمومی باید از متدها و متغیرها در کلاس های عمومی استفاده کرد. 
متغیر های عمومی، بر خلاف C و ++C ، نمی توانند بلاک های پیوستی را در بر بگیرند. 
سی شارپ دارای یک نوع داده بولی است (bool).برخی از عبارت‌ها مانند while و if که شرطی هستند، نیازمند یک عبارت نوع بولی هستند.همان طور که ++C نیز دارای نوع داده بولی است،این نوع داده به راحتی میتواند به یا از Integerها تبدیل شود، و عبارتی مانند (if(a نیازمند این امر است که a از یک نوع قابل تبدیل به bool یا اشاره گر باشد.کامپایلر سی شارپ برنامه نویس را در این شرایط مجبور به استفاده از عباراتی می‌کند که به درستی یک مقدار bool را برمیگردانند. بنابراین دستوری مانند (if(a = b باعث بروز خطا می‌شوند.(به جای = بایستی از == استفاده شود) 
 
در سی شارپ ، اشاره گرهای به حافظه بایستی فقط در داخل بلوکهای unsafe استفاده شوند و برنامه در این حالت برای اجرا نیاز به اجازه از کاربر دارد.بیشتر دسترسی شی از طریق شی امن است که یا همیشه در حال اشاره به شی صحیح موجود است یا یک مقدار Null دارد. اشاره گری به شی به درد نخور یا بلاک حافظه رندم غیر ممکن است.اشاره گر نا امن می تواند به نمونه ای از value-type ، آرایه، رشته یا بلاکی که حافظه به آن داده شده است اشاره نماید.کدی که به عنوان نا امن علامت نخورده باشد، هنوز می تواند اشاره گر ها را از سیستم بازیابی یا در آن ذخیره کند ولی نمی تواند مرجع جدیدی به آنها اختصاص دهد. 
حافظه ساماندهی شده نمی تواند صریحا آزاد شود، ولی به طور خودکار به عنوان به درد نخور تلقی می شود.انتخاب آدرس های به درد نخور حافظه نفوذ ناپذیر است. هم چنین #C با استفاده از عبارات، پشتیبانی مستقیمی از پایان اجباری می کند(پشتیبانی از اصطلاح Resource Acquisition Is Initialization). 
وراثت چندگانه از کلاس‌ها در این زبان پشتیبانی نمی‌شود.البته یک کلاس امکان ارث بری از تعداد نامحدود واسط‌ها را دارد.پشتیبانی نکردن از وراثت چندگانه به دلیل اهداف معماری این زبان در CLI و برای جلوگیری از پیچیدگی است. 
سی شارپ بسیار typesafe تر از C++ است. تنها تبدیلات ضمنی مثل تبدیل نوع داده کوچکتر به بزرگتر یا تبدیل نوع مشتق شده به نوع پایه به طور پیش فرض و بدون خطا صورت می‌پذیرد.هیچ تبدیل ضمنی ای میانBooleanها و Integerها وجود ندارد و هر تبدیل user-defined بایستی به صراحت با یکی از کلمات explicit یا implicit نشانه گذاری شود. تبدیل b به a در حالتی که a یک Integer و b یک double باشد در زبان C++ مجاز است اما در سی شارپ به یک خطای زمان کامپایل منجر می‌شود(بایستی به صورت explicit تعریف شود) 
 
اعضای Enumeration در داخل محدوده شخصی خود قرار دارند. 
#C قابلیت syntactic sugar را برای توابع متداول، اکسسور ها و ماجول های کسول شده در یک کلاس به صورت ویژگی ها قرار داده است. 
اکسسورها که خاصیت نیز گفته می‌شوند در زبان سی شارپ قادر به کنترل دسترسی اعضا و معتبرسازی داده‌ها هستند.
تمام انواع بازتابی(Reflection) و بازیابی(Recovery) قابل استفاده‌است. 
در حال حاظر (3 جوان 2008) دارای 77 کلمه رزرو شده است. 

سیستم یکپارچه شده
سی شارپ دارای یک سیستم نوع یکپارچه‌است که به آن CTS می گویند.این بدان معناست که تمام انواع،شامل موارد اصلی مانند Integerها، مشتق شده از System.Object هستند.به عنوان مثال، هر نوع یک متد به نام ToString() را به ارث می‌برد.بخاطر کارائی،انواع اولیه (و انواع مقداری) به طور داخلی فضایی برای آنها بر روی پشته در نظر گرفته می‌شود.

انواع داده
CTS داده ها را به دو نوع تقسیم می کند:
نوع مقداری 
نوع مرجعی 
انواع داده ای توده ساده ای از داده می باشند.نمونه های انواع داده ای نه حویت مرجعی دارند و نه مفاهیم مقایسه مراجع را. برای مقایسه برابری یا عدم برابری انواع داده ای، خود مقدار داده ها را با یکدیگر مقایسه می کنیم مگر اینکه عملگر های مشابه دوباره تعریف شده باشند.مقادیر داده های مرجعی همیشه یک مقدار پیش فرض دارند و همیشه می توانند ایجاد و یا کپی شوند.یکی دیگر از محدودیت های انواع داده ای این ات که آنها نمی توانند از یکدیگر مشتق شوند(ولی میتوانند اشتراکاتی داشته باشند) و هم چنین نمی توانند در سازنده مقدار دهی اولیه شوند. مثالی از انواع داده ای، بعضی از انواع اولیه مانند int و float و char و System.DateTime می باشند. در مقابل، انواع مرجعی مفهوم تعریف مرجعی را دارند( که در آن هر نمونه از نوع مرجع، به طور ذاتی از دیگر نمونه ها جدا می شود، حتی اگر داده هر دو نمونه یکی باشد). این دقیقا نمونه مشابه مقایسه تساوی یا عدم تساوی داده های مرجعی است، که در آن آزمایش برای مرجع ها از داده ای ها سریع تر است. در کل نه همیشه امکان تعریف نمونه مرجعی وجود دارد و نه امکان کپی یا نمایش مقادیر مقایسه دو نمونه.ولی به هر حال انواع مرجعی خاص می توانند این اعمال را از طریق سازنده های عمومی یا اجرای واسط های مشابه(مثل ICloneable یا IComparable) انجام دهند.نمونه هایی از انواع مرجعی، اشیا، System.Stringو Sysmet.Array می باشند. هر دو نوع داده قابلیت انعطاف توسط تعریف به وسیله کاربر را دارند.
 
Boxing و EnBoxing
 
Boxing
عمل تبدیل مقدار نوع داده ای به نوع مرجع مشابه آن می باشد.
مثال:
int foo = 42;         // Value type...
object bar = foo;     // foo is boxed to bar.

UnBoxing 
عمل تبدیل نوع مرجع به نوع داده ای می باشد. مثال:
int foo = 42;         // Value type.
object bar = foo;     // foo is boxed to bar.
int foo2 = (int)bar;  // Unboxed back to value type.


سی شارپ به برنامه نویس با استفاده از کلمه کلیدی Struct اجازه می‌دهد تا انواع مقداری User-defined را ایجاد کند. از دیدگاه برنامه نویسی، آنها کلاس‌های سبک وزن به نظر می‌رسند. برخلاف کلاس‌ها (که بر روی heap قرار میگیرند) و شبیه به انواع اولیه استاندارد مانند انواع مقداری Structها نیز بر روی پشته قرار می‌گیرند.آنها همچنین می‌توانند قسمتی از یک شئ باشند، یا در یک آرایه مرتب شوند، بدون حافظه غیر مستقیمی که به طور معمول برای انواع کلاس تخصیص می‌یابد.
 
ویژگی‌های جدید در C# 2.0
ویژگی‌های جدید در C# .NET SDK 2.0 (مطابق با سومین ویرایش استاندارد ECMA-334):

کلاسهای partial
کلاس‌های Partial اجازه اجرای کلاس‌ها از بیش از یک سورس فایل را می‌دهند.این امر اجازه می‌دهد تا کلاس‌های بسیار بزرگ را قطعه قطعه کنیم و همچنین برای زمانی که برخی قسمت‌های یک کلاس به طور خودکار تولید می‌شوند مفید است.
file1.cs:
public partial class MyClass
{
    public MyClass()
    {
        // implementation
    }
}

file2.cs:
public partial class MyClass
{
    public void SomeMethod()
    {
        // implementation
    }
}
Genericها
genericها یا نوع های پارامتری شده یا چندریختی های پارامتری یک ویژگی جدید .NET 2.0 است که به وسیله سی شارپ پشتیبانی می‌شود.برخلاف Templateهای سی پلاس پلاس،در این انواع به جای اینکه نمونه سازی توسط کامپایلر انجام شود، در زمان اجرا صورت می‌گیرد، بنابراین می توانند چند زبلنه باشند در حالی که ++C نمی تواند.آنها دارای ویژگی‌هایی هستند که به طور مستقیم توسطTemplateهای C++ پشتیبانی نمی‌شوند مانند نوع محدودیت‌ها در پارامترهای Generic با استفاده از رابط ها(Interface). سی شارپ از پارامترهای‌های Generic بدون نوع پشتیبانی نمی‌کند.بر خلاف genericهای جاوا،genericهای دات نت برای پارامتری کردن انواع داده ای در اشیا ماشین مجازی CLI، از مفاهیم شی گرایی استفاده می کنند که اجازه بهینه سازی و حفاظت انواع اطلاعات را می دهد.
 
کلاس های static
کلاس‌ها به صورت Static قابل تعریف نیستند مگر اینکه تمام اعضای آنها Static باشند.که این امر بسیار شبیه به مفهوم مدل در زبانهای رویه‌ای است.(زبان رویه‌ای : یک زبان برنامه نویسی که در آن عنصر اصلی برنامه نویسی یک زیربرنامه‌است.مانند زبانهای C، پاسکال و...)

یک شکل جدید از تکرار کننده با استفاده از سازنده توابع
یک شکل جدید از iterator(تکرار کننده) ، با استفاده از ساختار yield return بسیار شبیه به yield زبان Python.
 
// Method that takes an iterable input (possibly an array) and returns all even numbers.
public static IEnumerable<int> GetEven(IEnumerable<int> numbers)
{
    foreach (int i in numbers)
    {
        if (i % 2 == 0) yield return i;
    }
}
 Delegateهای ناشناس
Delegateهای ناشناس که عملکردهای محدودی را در #C به وجود می‌آورند.کد کنار بدنه Deletage ناشناس، دسترسی کامل برای خواندن یا نوشتن در متغیرهای عمومی، پارامترهای توابع و اعضای کلاسهای دارای محدوده Deletage را دارد ولی پارامترهای out و ref را پشتیبانی نمی کند.
برای مثال :
int SumOfArrayElements(int[] array)
{
    int sum = 0;
    Array.ForEach(
        array,
        delegate(int x)
        {
            sum += x;
        }
    );
    return sum;
}
 Delegate covariance and contravariance
تبدیل گروه های متد به نوع Deletage در برگشت دارای covariant و در انواع پارامترها دارای contravariant هستند.
 
اکسسورهای یک خاصیت(get و set) می‌توانند دارای سطح دسترسی متفاوتی باشند.
 
مثال :
 string status = string.Empty;
 
public string Status
{
    get { return status; }             // anyone can get value of this property,
    protected set { status = value; }  // but only derived classes can change it
}

نکته مهم : سطح دسترسی خاصیت نمی‌تواند بالاتر از سطح دسترسی اکسسورها باشد.به عنوان مثال private بودن خاصیت و public بودن اکسسور باعث بروز خطا می‌شود.
 

 

0 نظر

نظر محترم شما در مورد مقاله های وب سایت برنامه نویسی و پایگاه داده

نظرات محترم شما در خدمات رسانی بهتر ما را یاری می نمایند. لطفا اگر مایل بودید یک نظر ما را مهمان فرمائید. آدرس ایمیل و وب سایت شما نمایش داده نخواهد شد.

حرف 500 حداکثر