Kapitel 3 Einführung in C#

Transkript

1 Kapitel 3 Einführung in C# Mono ISBN In diesem Abschnitt werden Sie sich mit dem Herzstück von Mono befassen. Der C#-Compiler stellt ein überaus mächtiges Werkzeug dar und ist mehr als nur ein Werkzeug zur Entwicklung von Applikationen. Mono selbst basiert größtenteils auf C#, was die Wichtigkeit dieser Programmiersprache im Zusammenhang mit Mono und.net dokumentiert. Tauchen Sie also ein in die Welt von C# und beginnen Sie mit einfachen Applikationen. 3.1 Einfache Anwendungen Die einfachste aller Anwendungen ist zweifelsohne hello world. Wie in den meisten modernen Programmiersprachen ist hello world sehr einfach zu implementieren. Sehen Sie das folgende Beispiel: Console.WriteLine(" World\n"); Am Beginn des Programmes wird System eingebunden. Dieses Modul werden Sie benötigen, um den gewünschten String am Bildschirm auszugeben. Anschließend wird eine Klasse namens definiert. Diese Klasse enthält eine Funktion namens Main. Wie es vielen von Ihnen bereits aus Sprachen wie C bekannt sein wird, wird die Funktion Main am Beginn eines Programmes aufgerufen. In unserem Falle macht Main nichts anderes als den Text auszugeben. Deshalb bedienen wir uns eines Objektes vom Typ Console und dessen Methode WriteLine. Wie der Name schon erahnen lässt, dient dieses Objekt bzw. diese Klasse zum Arbeiten mit der Konsole. Die Methode WriteLine ist Teil dieses Objektes und dient zum Ausgeben einer Zeile. Um die Anwendung zu übersetzen, bedienen Sie sich des Mono-Compilers. Im einfachsten Fall funktioniert das so: [hs@localhost csharp]$ mcs hello.cs Compilation succeeded 31

2 Kapitel 3 Einführung in C# Sie starten mcs, um die Datei hello.cs zu übersetzen. Das Ergebnis dieses Vorganges ist eine exe-datei, die sehr leicht ausgeführt werden kann: [hs@localhost csharp]$ mono hello.exe World Wie aus dem oberen Beispiel hervorgeht, können Sie ganz einfach mono aufrufen. mono ist der Mono ECMA-CLI Just in Time compiler und übersetzt das Programm in nativen Code. Alternativ können Sie zum Testen dieses Beispiels mint verwenden: [hs@localhost csharp]$ mint hello.exe World mint ist der Mono ECMA-CLI Interpreter und dient zum Interpretieren von Byte- Code. Im Gegensatz zu mono ist mint ein Interpreter und es findet kein Compile- Vorgang im eigentlichen Sinne statt. Das ist nicht unbedingt ein Nachteil und bringt vor allem beim Testen einer Anwendung Flexibilität mit sich. Nach dieser ersten kleinen Applikation wollen wir uns einige Modifikationen derselbigen ansehen: Console.Write(" World"); In diesem Fall haben wir Console.Write statt Console.WriteLine verwendet wir haben auch auf den expliziten Zeilenumbruch verzichtet. [hs@localhost csharp]$ mcs hello2.cs Compilation succeeded [hs@localhost csharp]$ mono hello2.exe World[hs@localhost csharp]$ Hier ist das Ergebnis um zwei Zeilen kürzer. Wenn Sie vorhaben, Applikationen zu schreiben, die weitgehend vom Betriebssystem unabhängig sind, empfehlen wir statt eines einfachen UNIX Linefeeds immer die entsprechende C#-Funktion zu verwenden. Zeilenumbrüche sind auf jedem Betriebssystem unterschiedlich und es ist daher besser, Umbrüche von C# erzeugen zu lassen, da nur so ein hohes Maß an Abstraktion vom aktuellen Betriebssystem erreicht werden kann. Ein wichtiger Punkt beim Umgang mit Mono und C# ist die Groß- und Kleinschreibung. Mono-Programme sind case-sensitive, was so viel bedeutet, dass es einen Unterschied macht, ob Wörter groß oder klein geschrieben werden. Sehen Sie sich den nächsten Abschnitt an: 32

3 Datentypen public static void main() console.writeline(" World"); Das Programm wird einen Fehler erzeugen, da wir einen Teil des Programmes einfach klein geschrieben haben: csharp]$ mcs hello3.cs hello3.cs(7) error CS0103: The name console.writeline could not be found in Compilation failed: 1 error(s), 0 warnings Wie aus dem Listing hervorgeht, unterscheidet der Compiler zwischen Warnungen und Fehlern dieses Verhalten sollte den meisten Lesern schon von anderen Programmiersprachen bekannt sein. 3.2 Datentypen Ein wesentlicher Teil im Leben eines jeden C#-Programmierers ist der Umgang mit Datentypen. Wie in C oder C++ so kann auch in C# jeder Variable ein Datentyp zugeordnet werden. Für jeden Datentyp sind wiederum Operatoren definiert, die bestimmte Aufgaben zu erfüllen haben. Auch Objekte sind Datentypen, aber dazu werden wir im Laufe dieses Buches noch kommen Eingebaute Datentypen C# stellt einige eingebaute Datentypen zur Verfügung, mit denen wir uns in diesem Abschnitt eingehender beschäftigen werden. Sehen Sie sich die folgende Tabelle an: C# Mono Vorzeichen Speicherbedarf Wertebereich sbyte System.Sbyte Ja 1 Byte -128 bis 127 short System.Int16 Ja 2 Bytes bis int System.Int32 Ja 4 Bytes bis long System.Int64 Ja 8 Bytes bis byte System.Byte Nein 1 Bytes 0 bis 255 ushort System.Uint16 Nein 2 Byts 0 bis Tabelle 3.1: Eingebaute Datentypen unter C# 33

4 Kapitel 3 Einführung in C# Nach diesem kurzen Überblick zeigen wir Ihnen, wie Variablen und Datentypen benutzt werden können. Im folgenden Beispiel versuchen wir, eine Variable zu vereinbaren und diese dann am Bildschirm auszugeben: C# Mono Vorzeichen Speicherbedarf uint System.Uint32 Nein 4 Bytes 0 bis ulong System.Uint64 Nein 8 Bytes 0 bis float System.Single Ja 4 Bytes -1.5 x 10 hoch -45 bis 3.4 x 10 hoch 38, 7 Nachkommastellen double System.Double Ja 8 Bytes -5.0 x 10 hoch -324 bis 1.7 x 10 hoch 308, 15 bis 16 Nachkommastellen decimal System.Decimal Ja 12 Bytes 1.0 x 10 hoch -28 bis 7.9 x 10 hoch 28, 28 bis 29 Nachkommastellen char System.Char 2 Bytes Unicode Zeichen boolean System.Boolean 4 Bit true oder false Tabelle 3.1: Eingebaute Datentypen unter C# (Forts.) int x = 3; Console.WriteLine("Der Wert ist " + x ); Die Variable kann wie in C/C++ angelegt werden. Die Ausgabe erinnert sehr stark an Java. Der Plus-Operator wird verwendet, um Strings miteinander zu verknüpfen. Die Ausgabe enthält keine Überraschungen. [hs@localhost csharp]$ mono hello4.exe Der Wert ist 3 In vielen Fällen kann der Plus-Operator aber sehr schnell zu einer Falle werden. Da das Plus auch als mathematische Funktion gedeutet werden kann, ist bei einer Berechnung Vorsicht angebracht, wie das nächste Beispiel deutlich macht: Wertebereich 34

5 Datentypen uint x = 3; Console.WriteLine("Der Wert ist " + x + 1 ); Console.WriteLine("Der Wert ist " + (x + 1) ); Die beiden Zeilen, die für die Ausgabe verwendet werden, führen jeweils zu unterschiedlichen Ergebnissen: [hs@localhost csharp]$ mono hello5.exe Der Wert ist 31 Der Wert ist 4 Im ersten Fall handelt es sich um eine Stringverknüpfung. Das zweite Beispiel enthält eine Berechnung Eindimensionale Felder In vielen Fällen ist es notwendig, mehr als nur einen Wert in einer Datenstruktur zu speichern. Dafür können so genannte Felder herangezogen werden. Felder dienen zum Speichern möglichst gleichartiger Informationen, wie das nächste Beispiel illustriert: public static int Main() String[] sohn = "Hans", "Peter", "Olaf" ; Console.WriteLine("Lieblingssohn: " + sohn[0] ); String[] tochter = new string[3] "Paula", "Petra", "Clara" ; Console.WriteLine("Lieblingstochter: " + tochter[2] ); return 1; Sie legen zwei Arrays an. Im ersten Array speichern Sie Männernamen. Um Mono mitzuteilen, dass es sich bei der Variable sohn um ein Array handelt, verwenden Sie eckige Klammern. Zum Auslesen der Daten müssen Sie das Array mithilfe eines Index ansprechen. Wie in allen gängigen Programmiersprachen so ist beginnen auch in C#-Felder bei 0. Im ersten Teil unseres Programmes greifen wir auch auf den ersten Teil des Arrays zu. Der zweite Teil des Programmes zeigt eine leicht veränderte Variante, ein Array anzulegen. In diesem Fall definieren wir die Größe des Arrays. Wieder greifen wir explizit auf das gewünschte Element des Arrays zu. Sehen Sie sich an, welches Ergebnis das Programm ausgibt, wenn es ausgeführt wird: 35

6 Kapitel 3 Einführung in C# [hs@duron csharp]$ mono array.exe Lieblingssohn: Hans Lieblingstochter: Clara Die Werte in einem Array sind in der Regel nicht statisch. Um einen Wert in ein bestimmtes Array zu schreiben, können Sie Zuweisungen verwenden. Das nächste Beispiel demonstriert, wie der Wert einer Zelle überschrieben werden kann: public static int Main() String[] tochter = new string[3] "Paula", "Petra", "Clara" ; tochter[2] = "Eva-Maria"; Console.WriteLine("Lieblingstochter: " + tochter[2] ); return 1; In diesem Fall ersetzen Sie den Wert des dritten Elementes durch einen String, der länger ist als der ursprüngliche Wert. Der Clou dieses Beispiels ist, dass Sie sich nicht um das Speichermanagement kümmern müssen, da dieses gänzlich von Mono übernommen wird. C-Programmierer wissen ein Lied davon zu singen, dass Operationen wie die soeben gezeigte in der Regel nicht in einer Zeile zu lösen sind. Wie nicht anders zu erwarten, wird der gewünschte Name ausgegeben. [hs@duron csharp]$ mono array.exe Lieblingstochter: Eva-Maria Mehrdimensionale Felder Mehrdimensionale Felder erlauben das Speichern von komplexeren Datenstrukturen. Immer, wenn es notwendig ist, Kombinationen von verschiedenen Elementen Werte zuzuordnen, sind mehrdimensionale Felder erste Wahl. C# stellt einfache Möglichkeiten zur Verfügung, mehrdimensionale Felder zu verarbeiten. Im nächsten Beispiel sehen Sie, wie Namen gespeichert werden können: public static int Main() string[, ] data = new string[2, 2]; data[0, 0] = "Paul"; data[1, 0] = "Rudi"; data[0, 1] = "Ruth"; data[1, 1] = "Evi"; 36

7 Fluchtsymbole Console.WriteLine("Wert: " + data[1, 1] ); return 1; Wie Sie erkennen können, werden Männernamen im ersten Element der zweiten Achse gespeichert Frauen sind im zweiten Element zu finden. Die erste Achse erlaubt es, auf den jeweiligen Namen zuzugreifen. Das folgende Listing zeigt, welches Ergebnis ausgegeben wird: [hs@duron csharp]$ mono marray.exe Wert: Evi Beim Arbeiten mit Arrays ist aber nicht der Zugriff auf die Daten relevant. Oft ist es sinnvoll, herauszufinden, wie viele Dimensionen ein Array hat. In den meisten Programmiersprachen ist das eine denkbar mühsame Aufgabe in C# ist dieses Problem schon für Sie gelöst, wie man im nächsten Beispiel sehen kann: public static int Main() string[, ] a = new string[2, 2]; string[,,, ] b = new string[2, 2, 2, 2]; Console.WriteLine("a: " + a.rank ); Console.WriteLine("b: " + b.rank ); return 1; Am Beginn des Programmes werden zwei Arrays vereinbart. Die Anzahl der Achsen des Arrays sind in der Klassenvariable Rank zu finden. Auch für dieses Beispiel sehen wir uns an, welchen Output das Programm liefert: [hs@duron csharp]$ mono main.exe a: 2 b: Fluchtsymbole In vielen Fällen können Zeichen nicht einfach direkt ausgegeben werden. Das führt in manchen Fällen zu Problemen. Die nächste Zeile zeigt ein potenzielles Problem: Console.WriteLine("Das ist ein Anfuehrungszeichen: " "); 37

8 Kapitel 3 Einführung in C# Wir versuchen ein Anführungszeichen auszugeben. Das führt dazu, dass C# einen Compilerfehler ausgibt, da aus dem Code nicht mehr eindeutig hervorgeht, welches Anführungszeichen zum Terminieren des Strings und welches zur Ausgabe dient. Um solchen Mehrdeutigkeiten entgegen zu wirken, müssen bestimmte Zeichen maskiert werden. Das geschieht in der Regel mithilfe eines Backslashes. Das nächste Listing enthält eine Zusammenstellung der wichtigsten Möglichkeiten: Console.WriteLine("einfaches Anfuehrungszeichen: \ "); Console.WriteLine("doppeltes Anfuehrungszeichen: \""); Console.WriteLine("Backslash: \\"); Console.WriteLine("Alert: \a "); Console.WriteLine("Backspace: -\b"); Console.WriteLine("Formfeed: \f"); Console.WriteLine("Newline: \n"); Console.WriteLine("Carriage Return: \r"); Console.WriteLine("Tabulator: vorher\nachher"); Console.WriteLine("vertikaler Tabulator: \v"); Console.WriteLine("binaere Null: \0"); Besonders erwähnenswert sind Backspaces im Gegensatz zu normalen Zeichen wird durch ein Backspace ein anderes Zeichen gelöscht. Nicht alle Sonderzeichen führen auch zu einer Ausgabe. Bei binären Nullen wird schlichtweg kein Output angezeigt. [hs@localhost csharp]$ mcs hello6.cs; mono hello6.exe Compilation succeeded einfaches Anfuehrungszeichen: doppeltes Anfuehrungszeichen: " Backslash: \ Alert: Backspace: - Formfeed: Newline: Carriage Return: Tabulator: vorher vertikaler Tabulator: nachher binaere Null: Das Maskieren von Zeichen ist besonders wichtig. Vor allem beim Umgang mit externen Datenformaten, Datenbanken oder XML spielt Maskierung eine zentrale Rolle, auf die wir in diesem Buch noch ausgiebig zu sprechen kommen werden. 38

9 Kontrollstrukturen Fluchtsymbole sind vor allem bei der Behandlung von Pfaden von großer Bedeutung. Da in Pfaden sehr viele Backslashes vorkommen, können Pfade auf Windowssystemen für den Programmierer ein wenig knifflig werden. Aus diesem Grund stellt C# einen einfachen Mechanismus zur Verfügung, mit dem wir uns nachfolgend kurz beschäftigen werden. Stringfehler = "c:\neue_bilder"; Console.WriteLine("Fehler: " + fehler + "\n"); String richtig Console.WriteLine("Richtig: " + richtig); Im ersten String ist ein versteckter Zeilenumbruch zu finden, der bei einer Ausgabe auftritt und sichtbar wird. Im zweiten Beispiel verwenden wir so genannte Verbatim Strings. Diese spezielle Art von Strings hat den Vorteil, dass nur doppelte Anführungszeichen maskiert werden müssen und alle anderen Zeichen wie Backslashes ohne Maskierung verwendet werden können. [hs@localhost csharp]$ mono pfad.exe Fehler: c: eue_bilder Richtig: c:\neue_bilder Der zweite String wird daher korrekt ausgegeben und entspricht einem Pfad. Verbatim Strings sind vor allem für Mono respektive C-Programme wichtig, die unter Windows laufen, da UNIX ohnehin Slashes statt Backslashes verwendet. 3.4 Kontrollstrukturen Nach diesem ersten kurzen Überblick über C# wollen wir uns in diesem Abschnitt etwas genauer mit Kontrollstrukturen und bedingter Ausführung beschäftigen if/else-konstrukte Bedingte Ausführung ist ein zentraler Bestandteil jeder Programmiersprache. Wie in C und C++ so können auch in C# if-statements verwendet werden. Um die Funktionsweise von if-statements zu verdeutlichen, haben wir ein einfaches Beispiel inkludiert: 39

10 Kapitel 3 Einführung in C# int number = 22; if (number > 20) Console.WriteLine("if Zweig..."); else Console.WriteLine("else Zweig..."); Console.WriteLine("zweite Zeile..."); Innerhalb des Hauptprogrammes wird eine Integer Variable vereinbart. Anschließend wird getestet, ob der Wert der Variable höher als 20 ist. Sofern das der Fall ist, wird der if-block aufgerufen andernfalls wird der else-block durchgeführt. Wichtig ist, dass Blöcke geklammert werden können, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Sinnvollerweise sollte man aus Gründen der Übersicht jedoch Klammern verwenden. Wenn wir unser kleines Programm ausführen, wird folgende Zeile angezeigt: if zweig... Wie nicht anders zu erwarten, wird der if-block ausgeführt. In vielen Fällen ist mehr gefragt als nur ein einfaches if. In manchen Applikationen kann es sinnvoll sein, mehrere if-abfragen zu einem Block zu bündeln. Bei Mono und C# ist auch das kein Problem: public static int Main(String[] args) Console.WriteLine("Input: " + args[0]); if (args[0] == "100") Console.WriteLine("erraten..."); return 0; else if (args[0] == "0") Console.WriteLine("gilt nicht..."); else Console.WriteLine("Fehler :("); return 1; 40

11 Kontrollstrukturen In diesem Beispiel wollen wir eine Meldung ausgeben, wenn der Benutzer eine Zahl errät falls aber 0 eingegeben wird, soll eine spezielle Meldung ausgegeben werden. Das Problem kann mithilfe von else if sehr leicht gelöst werden, da wir so eine zweite Bedingung innerhalb von if realisieren können. Wichtig ist die Funktionsweise des Vergleichsoperators: Wenn Sie zwei Werte miteinander vergleichen wollen, können Sie ganz einfach == verwenden. Beachten Sie, dass Sie auf keinen Fall = verwenden dürfen, da dieser Operator nur zuweist. Um Werte zu vergleichen, ist = nicht geeignet. Dieses Verhalten sollte Ihnen schon von anderen Programmiersprachen her bekannt sein. Besonders zu beachten ist bei diesem Programm auch die Art und Weise, auf die der Wert an das Programm übergeben wird. Das Array args enthält alle Werte, die der Benutzer an das Programm übergeben hat. Die Indizierung der Werte beginnt bei 0. Sehen Sie sich an, was passiert, wenn das Programm mit einer falschen Zahl aufgerufen wird: [hs@localhost csharp]$ mono if.exe 23 Input: 23 Fehler :( In diesem Fall wird eine Meldung ausgegeben case/switch-konstrukte Speziell dann, wenn es darum geht, aus vielen Möglichkeiten einen bestimmten Wert auszuwählen, kann if/else relativ unübersichtlich werden. In solchen Fällen bevorzugen viele Programmierer case/switch-statements. Das nächste Beispiel zeigt ein einfaches Programm, bei dem es darum geht, die korrekte Übersetzung für ein Wort auszugeben: public static int Main() String eingabe; String ergebnis; // Lesen vom Keyboard Console.Write("Geben Sie das Wort ein: "); eingabe = Console.ReadLine(); Console.WriteLine("Eingabe: " + eingabe); // Auslesen der Übersetzung switch(eingabe) case "Fernseher": ergebnis = "TV"; break; 41