im Rahmen des Seminars - Programmiersprachen Markus Nestvogel

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1 C# im Rahmen des Seminars - Programmiersprachen Markus Nestvogel

2 2 Gliederung 1. Einführung 2. Microsoft.NET 3. C#

3 3 1 Einführung objektorientierte Programmiersprache für Microsoft.NET entwickelt Konkurrenz zu Java wird in Zwischensprache (IL) übersetzt benötigt Runtime

4 4 Vision von Microsoft Verknüpfung von Informationen, Menschen, Systeme und Geräte Verteilte Applikationen 2.NET.NET Framework technische Umsetzung

5 5 2.1.NET-Framework Designziele Betriebssystem über dem Betriebssystem hoher Grad an Sicherheit höchst mögliches Maß an Kompatibilität gemeinsame Plattform für unterschiedliche Sprachen C#, C++ mit verwalteten Erweiterungen, J#, Haskell... große Basisklassenbibliothek schnelle Anwendungsentwicklung (Rapid Application Development, RAD) standardisierte Benutzeroberflächen...

6 6 2.2 Common Language Runtime Laufzeitumgebung, unter der.net-programme ausgeführt werden virtuelle Maschine mit eigenem Befehlssatz (IL) Hauptbereiche Ausführung der Programme Typverwaltung (CTS) Freispeicherverwaltung mit Garbage Collection Prozessraumverwaltung in Application Domains

7 7 Übersetzung und Ausführung IL.NET Sprachen Compiler Quelltext.NET Basisklassenbibliothek class loader CLR Ausführung JIT - Compiler nativer Maschinencode

8 8 2.3 Intermediate Language Zielcode aller.net Sprachcompiler ähnlich Java Bytecode aber: Typinformation ist nicht Bestandteil von einer Instruktion IL-Code wird vor Ausführung grundsätzlich durch einen Just In Time Compiler in nativen Maschinencode übersetzt.locals init ([0] int32 a, [1] int32 b, [2] int32 c) IL_0000: ldc.i4 0x925 IL_0005: stloc.0 IL_0006: ldc.i4.2 IL_0007: stloc.1 IL_0008: ldloc.0 IL_0009: ldloc.1 IL_000a: add IL_000b: stloc.2 int a = 2341; int b = 2; int c = a+b; 0 sipush istore_1 4 iconst_2 5 istore_2 6 iload_1 7 iload_2 8 iadd 9 istore_3 10 return Microsoft-IL Java-Bytecode

9 9 Sobald ein Modul in IL übersetzt wird gehört es zu einem Assembly Codeabschnitt, Ressourcenabschnitt Manifest mit Metadaten über die enthaltenen Typen private Assemblies stehen im (Unter-)Verzeichnis der Anwendung öffentliche Assemblies sind im GAC installiert einmalig kompiliert mehrere Versionen können gleichzeitig installiert sein Versionsüberprüfung durch die CLR verhindert das falsche Assemblies benutzt werden Ende der.dll-hölle Assemblies

10 10 als Common Type System in die CLR integriert einheitlich für alle Sprachen alles ist ein Objekt (2004.ToString();) alle Typen werden von System.Object abgeleitet es existieren genau zwei Arten von Typen Werttypen Verweistypen 2.4 Typsystem

11 11 CTS Datentyp (System.Object) Werttypen Verweistypen Int16 String Char Decimal.NET Datentypen Boxing- Klassen.NET- Delegaten.... Enums Strukturen Benutzerdefinierte Datentypen Klassen Interfaces Delegaten

12 Werttypen echte Werte (int, double, decimal,...) werden auf Stack gespeichert müssen initialisiert werden eigene Werttypen möglich (Strukturen) 12 Verweistypen objektorientierte Zeiger werden im Heap gespeichert

13 13 Boxing vs. Unboxing // implizites Boxing string s = 7.GetType().ToString(); i 123 // explizites Boxing int i = 123; object 0 = i; int j = (int) o o System.Int j 123

14 Garbage Collection wird periodisch gestartet markiert alle erreichbaren Objekte entfernt alle Unmarkierten Heap Heap Objekt G Objekt F evaluation Stack Objekt E Objekt D Objekt C Objekt B evaluation Stack Objekt F Objekt E Objekt C Objekt A Objekt A

15 Application Domains Anwendungen teilen sich einen Prozessraum Code muss typsicher sein (verwalteter Code) unsicherer Code läuft weiterhin in isolierten Prozessen Computer Prozess Application Domain Verwaltete Umgebung Freispeicherverwaltung, Typsicherheit auf Basis von Laufzeittypen, Codesicherheit, Lizensierung Application Domain Prozess Unverwaltete Umgebung Anwendung Objekt Objekt Anwendung Objekt Objekt Anwendung Objekt Objekt Direkter Speicherzugriff möglich, COM Komponenten, Bibliotheken mit API- Routinen Objekt Objekt Objekt Objekt Objekt Objekt

16 16 3 C# Die.NET-Sprache laut MS: Symbiose aus Visual Basic und C++ erinnert stark an Java benötigt Runtime zur Ausführung Werte müssen vor Verwendung initialisiert werden Aufbau eigene Typen werden in Klassen implementiert class, abstract class, interface, struct,...

17 C# - Syntax Namensräume ähnlich Java-Packages keine Namenskollisionen mit externen Symbolen beliebig viele Unternamensräume erlaubt einzubinden durch using Namensraum; Klausel einzelne Klasse müssen mit einem Alias angegeben werden (using myclass = new Namesraum.Klasse;) namespace NamensRaum{ [class-klassendefinition] [struct-klassendefinition] [interface-schnittstellendeklarationen] [enum-vereinbarungen für Aufzählungstypen] [delegate-vereinbarungen für Methodenzeiger] namespace NamensUnterRaum{...

18 class-klassen 18 [Modifizierer] class MeineKlasse [: {Basisklasse Schnittstelle[,...]] {... eine Klasse kann nur von einer Basisklasse erben Mehrfachvererbung bei Schnittstellen erlaubt Schnittstellen [Modifizierer] interface IMeineSchnittstelle [: Schnittstelle1 [,...]] { [Methodenprototypen]

19 19 Vererbung Vererbung Einfachvererbung Mehrfachvererbung Implementierungs- Vererbung class partielle Implementierungsvererbung abstract class schnittstellen- Vererbung interface nicht polymorphe Implementierung new polymorphe Implementierung virtual, override

20 20 Strukturen Strukturen sind immer Werttypen werden nur im Stack verwaltet -> bessere Performance weniger Arbeit für Garbage Collector ideal für kleine Datenstrukturen mit Wertsemantik ermöglichen das Erzeugen von primitiven Typen nicht ableitbar.net Framework nutzt diese auch int, byte, double, float,... sind alles structs Syntax [Modifizierer] struct MeinStrukturtyp [: Schnittstelle[,...]] {...

21 Zugriffsmodifizierer 21

22 22 Beispiel : Hallo Welt! using System; class Hallo { static void Main() { Console.WriteLine("Hallo {0!","Welt"); Ausführung mit csc.exe in IL übersetzen Hallo.exe starten

23 Neuerungen gegenüber Java Eigenschaften zweiteilige Methode erlaubt gesicherten schreibenden und lesenden Zugriff auf einen Wert Beispiel Zähler: int counter; public int Counter{ get{ return counter; set{ counter = value; Gebrauch: MyClass.Counter++;

24 foreach - Schleife 24 static int SummiereArray(int[] array){ int summe = 0; foreach (int a in array) { summe = summe + a; return summe; enums enum Tageszeit : byte{ Morgen = 1, Mittag, Abend, Nacht ; Tageszeit zeit1 = Tageszeit.Abend; Tageszeit zeit2 = (Tageszeit) 3;

25 25 Delegaten Ersatz für Funktionszeiger objektorientiert und sicher Platzhalter für Callback-Methoden Grundlage für Ereignisbehandlung kann mehrere Methoden delegieren

26 Beispiel Multicast Delegat: 26 using System; delegate void EinDelegat(string message); class TestDelegat{ static void ErsteMethode(string str) { Console.WriteLine("Methode 1: {0",str); static void ZweiteMethode(string str) { Console.WriteLine("Methode 2: {0",str); static void Main(string[] args) { EinDelegat call = new EinDelegat(ErsteMethode); call += new EinDelegat(ZweiteMethode); call ("Beim Delegat angemeldet"); call -= new EinDelegat(ZweiteMethode); call ("Noch immer angemeldet"); Console.ReadLine();

27 27 Ereignisbehandlung ein Objekt macht ein anderes auf interessante Situation aufmerksam Ereignisse sind Callback-Funktionen eigener Code wird in unabhängige Komponente eingefügt Klick auf einen Windows.Forms Button startet eigene Methode Events in C# fester Bestandteil der Sprache basieren auf Delegaten

28 Beispiel Ereignisbehandlung: 28 using System; namespace Ereignisbehandlung { // Delegat für Ereignis public delegate void KundeEventHandler(); public class Kunde { // Ereignisdefinition public event KundeEventHandler Zahlen; public void Bezahlen() { //Ereignis auslösen Zahlen(); public class Kasse { Kunde k; public Kasse (Kunde kunde) { k = kunde; // Ereignis abonnieren kunde.zahlen += new KundeEventHandler(Kunde_Zahlen); // Wenn Ereignis eintritt ausführen private void Kunde_Zahlen(){ Console.WriteLine("Kunde hat bezahlt");

29 29 public class Test { static void Main(string[] args) { Kunde kunde = new Kunde(); Kasse kasse = new Kasse(kunde); kunde.bezahlen(); Console.ReadLine();

30 30 Ende Vielen Dank für das Interesse Fragen zum Vortrag oder der Ausarbeitung jetzt stellen oder an schicken Guten Appetit!

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