Kapitel 5 Deklaration und Sichtbarkeitsbereich

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1 Kapitel 5 Deklaration und Sichtbarkeitsbereich Korbinian Molitorisz IPD Tichy Lehrstuhl für Programmiersysteme KIT die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH)

2 Deklarationen: die konstituierenden Elemente Eine Deklaration (von lat. declaratio: Erklärung, Kundmachung, Offenbarung) in den Quelltexten eines C#- Programms macht dem Übersetzer einen neuen Typ oder eine neue Methode oder einen neuen Namensraum etc. bekannt. Aus diesen Primitiven baut der Übersetzer das Programm auf. Man sagt daher: Deklarationen sind die konstituierenden Elemente eines C# Programms

3 Deklarationsraum Ein Deklarationsraum ist eine benannte oder unbenannte Menge von Deklarationen. Jede Deklaration gehört zu einem bestimmten Deklarationsraum. Wir unterscheiden folgende fünf Arten von Deklarationsräumen: Der globale Deklarationsraum enthält alle Deklarationen aller Quelldateien eines Programms, die nicht explizit in einem Namensraum vorgenommen werden Ein Namensraum ist ein benannter Deklarationsraum bestehend aus allen Deklarationen eines Programms, die explizit diesem Namensraum zugewiesen sind. 3

4 Deklarationsraum Klassen-, Struktur-, Schnittstellen- und Enumerations- Deklarationen bilden jeweils einen benannten Deklarationsraum. Anweisungsblöcke und switch-blöcke bilden jeweils zwei Deklarationsräume Einen Deklarationsraum für lokale Variablen Etwaige (Typ-) Parameter gehören zum Deklarationsraum Einen Deklarationsraum für Sprungmarken (label) Deklarationsräume können geschachtelt werden namespace N {... class C { int i; void Foo() {... if (...) {... 4

5 Geschachtelter Aufbau von Deklarationen Namensräume können enthalten: Typdeklarationen, das sind im Einzelnen Klassen Strukturen Enumerationen Schnittstellen Delegaten Deklarationen weiterer Namensräume 5

6 Geschachtelter Aufbau von Deklarationen Die in Typen zulässigen Deklarationen sind abhängig von der Art des Typs. In Klassen sind z.b. zulässig: Konstanten-Deklarationen Variablen-Deklarationen Methoden-Deklarationen Eigenschaften-Deklarationen Ereignisse-Deklarationen Indizierer-Deklarationen Operatoren-Deklarationen Konstruktoren-Deklarationen Finalisierer-Deklarationen Weitere Typdeklarationen lernen wir genauer in Kapitel 7 kennen 6

7 Eindeutigkeit der Namen Eine Deklaration definiert einen Namen, der in dem zugehörigen Deklarationsraum eindeutig sein muss; außer in folgenden fünf Fällen: Mehrere Namensraumdeklarationen gleichen Namens sind innerhalb eines Deklarationsraums zulässig. (Sie werden zusammengefasst und bilden wiederum einen gemeinsamen Deklarationsraum.) Mehrere Methodendeklarationen gleichen Namens aber unterschiedlicher Signatur sind innerhalb eines Deklarationsraums zulässig. 7

8 Eindeutigkeit der Namen Mehrere Typdeklarationen mit dem selben Namen aber unterschiedlichen Typparametern ( Generizität) sind innerhalb eines Deklarationsraums zulässig. Mehrere Typdeklarationen mit dem Modifikator partial dürfen den gleichen Namen und die gleichen Typparameter innerhalb eines Deklarationsraums besitzen, wenn alle Klassen oder alle Strukturen oder alle Schnittstellen sind. (Sie werden zu einem einzigen Typ zusammengefasst und bilden wiederum einen gemeinsamen Deklarationsraum.) Eine Namensraumdeklaration und eine Typdeklaration dürfen innerhalb eines Deklarationsraums den gleichen Namen haben, wenn die Typdeklaration min. einen Typparameter hat. 8

9 Reihenfolge der Deklarationen Die Reihenfolge der Deklarationen innerhalb eines Deklarationsraums ist ohne Bedeutung mit folgenden drei Ausnahmen: Lokale Variablen und Konstanten müssen deklariert sein, bevor sie verwendet werden. Wenn Enumerationskonstanten nicht explizit initialisiert werden, hängt ihr tatsächlicher Wert von der Deklarationsreihenfolge ab. Die Deklarationsreihenfolge von Variablen legt fest, in welcher Reihenfolge etwaiger Initialisierungscode ausgeführt wird. 9

10 Beispiele namespace Megacorp.Data { class Customer { namespace Megacorp.Data { class Order { Definiert einen gemeinsamen Namensraum Megacorp.Data Und damit einen gemeinsamen Deklarationsraum mit den Elementen Megacorp.Data.Customer und Megacorp.Data.Order 10

11 Beispiele partial class C { int F; partial struct N1 { partial class N2 { partial class N3 { partial class C { void F() { // Error: conflicts with field F partial class N1 { // Error: conflicts with struct N1 class N2 { // Error: conflicts with other N2 partial class N3 { // Ok 11

12 Eindeutigkeit der Namen: Besonderheit Der Deklarationsraum für lokale Variablen eines Anweisungsblocks und der Deklarationsraum für lokale Variablen eines eingeschachtelten Anweisungsblocks dürfen keine Elemente gleichen Namens haben! Sonst: Übersetzungszeitfehler. 12

13 Beispiel class A { void F() { int i = 0; if (true) { int i = 1; void G() { if (true) { int i = 0; int i = 1; void H() { if (true) { int i = 0; if (true) { int i = 1; void I() { for (int i = 0; i < 10; i++) H(); for (int i = 0; i < 10; i++) H(); Gilt auch für Delegaten: delegate void D(); void J () { int x = 1; D d = delegate { int x = 3; ; // Übersetzerfehler // Übersetzerfehler // zulässig* // zulässig* * Blöcke überschneiden sich nicht 13

14 Sichtbarkeitsbereich (scope) Der Sichtbarkeitsbereich eines Namens sind diejenigen Stellen im Quelltext eines Programms, in denen die durch den Namen deklarierte Entität ohne weitere Qualifikation benutzt werden kann. Faustregel: Der Sichtbarkeitsbereich einer Entität ist die übergeordnete Deklaration (die, in der die Entität deklariert ist) sowie alle darin enthaltenen Deklarationen Ausnahme: Verdeckung, siehe nächste Folie. Beispiele: Der Sichtbarkeitsbereich einer Typvariable ist der komplette Quelltext des Typs, also auch alle Methoden Der Sichtbarkeitsbereich eines Methodenparameters ist der Methodenkörper und alle darin (beliebig tief geschachtelt) enthaltenen Blöcke

15 Schachtelung Sichtbarkeitsbereiche können geschachtelt sein. Der innere Sichtbarkeitsbereich darf die Bedeutung jedes Namens neu deklarieren. Der Name des äußeren Sichtbarkeitsbereiches ist verdeckt, nur der Name des inneren Sichtbarkeitsbereiches ist sichtbar. Das Verdecken beschränkt sich auf den Programmtext, der vom inneren Sichtbarkeitsbereich abgedeckt wird. Auf den Namen aus dem äußeren Sichtbarkeitsbereich kann nur durch Qualifikation zugegriffen werden. Vergl. Folie 12f Eindeutigkeit der Namen: Besonderheit Keine Möglichkeit zur Qualifikation keine Möglichkeit auf den Wert zuzugreifen Verbot des Verdeckens lokaler Variablen in geschachtelten Blöcken 15

16 Beispiel: Deklarationsbereich und Sichtbarkeitsbereich class A { int i = 0; void F() { i = 1; class B { void F() { i = 1; int i = 0; class C { int i = 0; void F() { int i = 0; i = 1; this.i = 2; class D { int i = 0; void F() { i = 1; int i = 0; i = 2; 16

17 Arten der Verdeckung Verdecken durch Schachtelung (eben gesehen) Verdecken durch Vererben Der Sichtbarkeitsbereich eines in Typ T deklarierten Elements (z.b. einer Methode) mit dem Namen N erstreckt sich auch auf von T abgeleitete Typen T. T bildet einen eigenen Deklarationsraum, in dem N zwar zu sehen, aber nicht deklariert ist. T darf ein Element mit dem Namen N deklarieren, dieser Name überdeckt dann den geerbten Namen. Mehr dazu im Kapitel über Vererbung

18 Erweiterung des Sichtbarkeitsbereichs Die using-direktive vereinfacht die Benutzung von Typen und Namensräumen, die in anderen Namensräumen deklariert sind Syntax: using namespace-name ; wie in Java using identifier = namespace-or-type-name ; Beispiele namespace N1.N2 { class A { namespace N3 { using A = N1.N2.A; class B: A { namespace N4 { using R = N1.N2; class B: R.A {