Inhaltsverzeichnis. Walter Doberenz, Thomas Gewinnus. Der Visual C#-Programmierer. Visual C# lernen - Professionell anwenden - Lösungen nutzen

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1 Inhaltsverzeichnis Walter Doberenz, Thomas Gewinnus Der Visual C#-Programmierer Visual C# lernen - Professionell anwenden - Lösungen nutzen ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 Inhalt Vorwort Teil I: Einführung in die C#-Programmierung 1 Einführung in die.net-technologie Zur Historie von.net Warum eine neue Programmiersprache? Wie funktioniert eine.net-sprache? Das.NET-Konzept Das.NET-Framework Die Common Language Specification (CLS) Das Common Type System (CTS) Die Common Language Runtime (CLR) Die.NET-Klassenbibliothek Das Konzept der Namespaces Zugriff auf COM-Komponenten Was sind Assemblies? Metadaten und Manifest Der Reflection-Mechanismus Attribute Serialisierung Multithreading... 43

3 6 Inhaltsverzeichnis 1.3 Der Einstieg in Visual Studio Ein erster Überblick Der Projektmappen-Explorer Der Designer Das Eigenschaften-Fenster Das Codefenster Visual C#-Crashkurs für Anfänger Es lebe der gute alte PAP! Ab ins Regal! Aufhören oder weitermachen? Jedes Programm lässt sich verbessern! Schluss mit langweiliger Konsole! Kann es auch etwas anspruchsvoller sein? Hilfe, mein Programm liefert falsche Ergebnisse! Die Sprache C# im Überblick Grundlagen der C#-Syntax Anweisungen Bezeichner Schlüsselwörter Kommentare Datentypen und Variablen Fundamentale Typen Namensgebung von Variablen Deklaration von Variablen Initialisierte Variablen Konstanten Typsuffixe Zeichen und Zeichenketten Der char-typ Der string-typ Weitere wichtige Datentypen und -features Der object-datentyp Nullable Types Typinferenz Gültigkeitsbereiche und Sichtbarkeit... 86

4 Inhaltsverzeichnis Konvertieren von Datentypen Implizite und explizite Konvertierung Welcher Datentyp passt zu welchem? Konvertieren von bool Konvertieren von string Boxing und Unboxing Operatoren Arithmetische Operatoren Zuweisungsoperatoren Logische Operatoren Rangfolge der Operatoren Kontrollstrukturen Verzweigungsbefehle Programmschleifen Benutzerdefinierte Datentypen Enumerationen Strukturen Nutzerdefinierte Methoden Methoden mit Rückgabewert Methoden ohne Rückgabewert Parameterübergabe mit ref Parameterübergabe mit out Überladene Methoden Objektorientiertes Programmieren Strukturierte versus objektorientierte Programmierung Was bedeutet strukturiert? Was heißt objektorientiert? Grundbegriffe der OOP Objekt, Klasse, Instanz Kapselung und Wiederverwendbarkeit Vererbung und Polymorphie Sichtbarkeit von Klassen und ihren Mitgliedern Allgemeiner Aufbau einer Klasse Ein Objekt erzeugen Referenzieren und Instanziieren Klassische Initialisierung Objekt-Initialisierer

5 8 Inhaltsverzeichnis Arbeiten mit dem Objekt Zerstören des Objekts OOP-Einführung am Beispiel Vorbereitungen Klasse definieren Bemerkungen Objekt erzeugen und initialisieren Objekt verwenden Intellisense die hilfreiche Fee Objekt testen Bemerkungen Eigenschaften Eigenschaften kapseln Eigenschaften mit Zugriffsmethoden berechnen Lese-/Schreibschutz für Eigenschaften Statische Eigenschaften Methoden Öffentliche und private Methoden Statische Methoden Ereignisse Ereignis-Delegate hinzufügen Ereignisse verwenden Konstruktor und Destruktor Der Konstruktor erzeugt das Objekt Destruktor und Garbage Collector räumen auf Vererbung und Polymorphie Vererbungsbeziehungen im Klassendiagramm Methoden überschreiben Klassen implementieren Objekte implementieren Vielgestaltige Methoden Allgemeine Hinweise und Regeln zur Vererbung Besondere Klassen Abstrakte Klassen Versiegelte Klassen Partielle Klassen Die Basisklasse System.Object

6 Inhaltsverzeichnis 9 5 Weitere C#-Sprachfeatures Namespaces (Namensräume) Ein kleiner Überblick Einen eigenen Namespace einrichten using-anweisung Namespace-Alias Namespace Alias Qualifizierer Datenfelder (Arrays) Ein Array deklarieren Ein Array instanziieren Ein Array initialisieren Der Zugriff auf Array-Elemente Zugriff mittels Schleife Mehrdimensionale Arrays Zuweisen von Arrays Arrays mit Strukturvariablen Löschen von Arrays Eigenschaften und Methoden der Array-Klasse Übergabe von Arrays Indexer Zeichenkettenverarbeitung Strings zuweisen Eigenschaften und Methoden von Strings Strings in Char-Arrays verwandeln Wichtige Methoden der String-Klasse Zahlen formatieren Die ToString-Methode Die Format-Methode Vordefinierte Methoden Mathematische Funktionen Datums- und Zeitfunktionen Überladen von Operatoren Syntaxregeln Addition von Arrays Auflistungen (Collections) Beziehungen zwischen den Schnittstellen IEnumerable ICollection

7 10 Inhaltsverzeichnis IList Die ArrayList-Collection Die Hashtable Generische Datentypen Wie es früher war Typsicherheit durch Generics List-Collection ersetzt ArrayList Über die Vorzüge generischer Collections Typbeschränkungen mit Constraints Generische Methoden Iteratoren Was sind Delegates? Delegates sind Methodenzeiger Delegate-Typ deklarieren Delegate-Objekt erzeugen Delegates vereinfacht instanziieren Anonyme Methoden Lambda-Ausdrücke Einführung in LINQ LINQ-Grundlagen Die LINQ-Architektur LINQ-Implementierungen Anonyme Typen Erweiterungsmethoden Abfragen mit LINQ Grundlegendes zur LINQ-Syntax Die Projektionsoperatoren Select und SelectMany Der Restriktionsoperator Where Die Sortierungsoperatoren OrderBy und ThenBy Der Gruppierungsoperator GroupBy Verknüpfungen mit Join Aggregat-Operatoren Verzögertes Ausführen von Abfragen Konvertierungsmethoden

8 Inhaltsverzeichnis 11 Teil II: Bausteine komplexer Anwendungen 7 Kommandozeilenanwendungen Grundaufbau/Konzepte Unser Hauptprogramm Program.cs Rückgabe eines Fehlerstatus Parameterübergabe Zugriff auf die Umgebungsvariablen Die Kommandozentrale: System.Console Eigenschaften Methoden/Ereignisse Textausgaben Farbangaben Tastaturabfragen Arbeiten mit Streamdaten DEMO: Farbige Konsolenanwendung Weitere nützliche Informationen Einführung in Windows Forms-Anwendungen Grundaufbau/Konzepte Das Hauptprogramm Program.cs Die Oberflächendefinition Form1.Designer.cs Die Spielwiese des Programmierers Form1.cs Die Datei AssemblyInfo.cs Resources.resx/Resources.Designer.cs Settings.settings/Settings.Designer.cs Settings.cs Ein Blick auf die Application-Klasse Eigenschaften Methoden Ereignisse Allgemeine Eigenschaften von Komponenten Übersicht Font Handle Tag Modifiers

9 12 Inhaltsverzeichnis 8.4 Allgemeine Ereignisse von Komponenten Die Eventhandler-Argumente Das sender-objekt Der Parameter e Mausereignisse Tastaturereignisse Wozu brauchen wir KeyPreview? Weitere Ereignisse Validätsprüfungen Allgemeine Methoden von Komponenten Windows-Formulare verwenden Übersicht zur Form-Klasse Wichtige Eigenschaften Wichtige Methoden Wichtige Ereignisse Praktische Aufgabenstellungen Ein Fenster anzeigen Einen Splash Screen beim Anwendungsstart anzeigen Eine Sicherheitsabfrage vor dem Schließen anzeigen Ein Formular durchsichtig machen Die Tabulatorreihenfolge festlegen Ausrichten und Platzieren von Komponenten im Formular Spezielle Panels für flexibles Layout Menüs erzeugen MDI-Anwendungen Unsere Verwaltungszentrale: Das MDI-Hauptfenster Die Kindfenster Automatisches Anordnen der Kindfenster Zugriff auf die geöffneten MDI-Kindfenster Zugriff auf das aktive MDI-Kindfenster Kombinieren der Kindfenstermenüs mit dem MDIContainer Wichtige Windows Forms-Komponenten Grundlegende Techniken Hinzufügen von Komponenten Komponenten zur Laufzeit erzeugen

10 Inhaltsverzeichnis Allgemeine Steuerelemente Label LinkLabel Button TextBox MaskedTextBox CheckBox RadioButton ListBox CheckedListBox ComboBox PictureBox DateTimePicker MonthCalendar HScrollBar, VScrollBar TrackBar NumericUpDown DomainUpDown ProgressBar RichTextBox ListView TreeView WebBrowser Container FlowLayout/TableLayout/SplitContainer Panel GroupBox TabControl ImageList Menüs und Symbolleisten MenuStrip und ContextMenuStrip ToolStrip StatusStrip ToolStripContainer Grafikausgabe und Drucken Grundlegende Konzepte Die Grafikzentrale: GDI

11 14 Inhaltsverzeichnis Wo finde ich was? Grafikanzeige und -manipulation Grafikanzeige mit der PictureBox Die Image-Klasse Grafiken zur Laufzeit zuweisen Grafiken in verschiedenen Formaten sichern Wichtige Grafikeigenschaften ermitteln Erzeugen von Vorschaugrafiken (Thumbnails) Grafiken drehen Skalieren von Grafiken Koordinatensystem von GDI Grundsätzlicher Aufbau Globale Koordinaten Seitenkoordinaten (globale Transformation) Gerätekoordinaten (Seitentransformation) Wichtige Grafikmethoden Das zentrale Graphics-Objekt Punkte zeichnen/abfragen Linien Kantenglättung mit Antialiasing PolyLine Rechtecke Polygone Splines Bézierkurven Kreise und Ellipsen Tortenstück (Segment) Bogenstück Textausgabe Ausgabe von Grafiken Die wichtigsten Grafikobjekte Einfache Objekte Vordefinierte Objekte Farben/Transparenz Stifte (Pen) Pinsel (Brush) SolidBrush HatchBrush

12 Inhaltsverzeichnis TextureBrush LinearGradientBrush PathGradientBrush Fonts Die Grafik-Standarddialoge FontDialog für die Schriftauswahl Farbauswahl mit ColorDialog Druckausgabe/Druckvorschau Grundkonzept Programmiermodell Komponenten für die Druckausgabe Praktische Aufgabenstellungen Die Druckdialoge Ein eigenes Druckvorschau-Fenster DEMO: Komplette Druckausgabe Zugriff auf das Dateisystem Grundlagen Das Datei-System von Windows Klassen für Verzeichnis- und Dateioperationen Statische versus Instanzen-Klassen Operationen auf Verzeichnisebene Verzeichnisse erzeugen und löschen Verzeichnisse umbenennen und verschieben Aktuelles Verzeichnis bestimmem Unterverzeichnisse ermitteln Alle Laufwerke ermitteln Im Verzeichnis enthaltene Dateien ermitteln Dateien kopieren und verschieben Dateien umbenennen Dateiattribute feststellen Die FileAttribute-Enumeration Mehr zur FileInfo-Klasse Weitere wichtige Eigenschaften GetFileSystemInfos-Methode Zugriffsberechtigungen ACL und ACE SetAccessControl-Methode

13 16 Inhaltsverzeichnis Zugriffsrechte anzeigen Weitere wichtige Klassen Die Path-Klasse Die Klasse FileSystemWatcher Dateien lesen und schreiben Das Grundprinzip der Datenpersistenz Dateien und Streams Die wichtigsten Klassen Erzeugen eines Streams Dateiparameter Die FileAccess-Enumeration Die FileMode-Enumeration Die FileShare-Enumeration Textdateien Eine Textdatei beschreiben bzw. neu anlegen Eine Textdatei lesen Binärdateien Lese-/Schreibzugriff Die Methoden ReadAllBytes/WriteAllBytes Varianten zum Erzeugen von BinaryReader/BinaryWriter Sequenzielle Dateien Lesen und schreiben von strukturierten Daten Serialisieren von Objekten Dateien verschlüsseln und komprimieren Das Methodenpärchen Encrypt-/Decrypt Verschlüsseln unter Windows XP/Vista Verschlüsseln mittels der CryptoStream-Klasse Dateien komprimieren Dateidialoge Anzeige und Auswertung Wichtige Eigenschaften Verwenden von Dateifiltern Einführung in ADO.NET Eine Übersicht Die ADO.NET-Klassenhierarchie Die Klassen der Datenprovider

14 Inhaltsverzeichnis Die Zusammenhänge zwischen den ADO.NET-Klassen DEMO: ADO.NET-Objekte im Einsatz Das Connection-Objekt Allgemeiner Aufbau OleDbConnection Schließen einer Verbindung Eigenschaften des Connection-Objekts Methoden des Connection-Objekts Der ConnectionStringBuilder Das Command-Objekt Erzeugen und Anwenden eines Command-Objekts Erzeugen mittels CreateCommand-Methode Eigenschaften des Command-Objekts DEMO: Eine Auswahlabfrage absetzen Methoden des Command-Objekts DEMO: Eine Aktionsabfrage ausführen Parameter-Objekte Erzeugen und Anwenden eines Parameter-Objekts Eigenschaften des Parameter-Objekts Das CommandBuilder-Objekt Erzeugen Anwenden Das DataReader-Objekt DataReader erzeugen Daten lesen Eigenschaften DataReaders Methoden des DataReaders Das DataAdapter-Objekt DataAdapter erzeugen Command-Eigenschaften Fill-Methode Update-Methode DEMO: Die Datenbank aktualisieren Das DataSet Grundlagen Die wichtigsten Klassen Die Objekthierarchie

15 18 Inhaltsverzeichnis Erzeugen eines DataSets Die DataTable DataTable erzeugen Spalten hinzufügen Zeilen zur DataTable hinzufügen Zugriff auf den Inhalt einer DataTable Die DataView Erzeugen einer DataView Sortieren und Filtern von Datensätzen DEMO: Im DataView sortieren/filtern Suche von Datensätzen DEMO: Datensätze suchen Typisierte DataSets Was ist ein typisiertes DataSet? Das Konzept der Datenquellen Typisierte DataSets und TableAdapter Datenbindung unter ADO.NET Allgemeine Varianten der Datenbindung Manuelle Datenbindung an einfache Datenfelder Manuelle Datenbindung an Listen und Tabelleninhalte DEMO: Master-Detailbeziehungen im DataGrid Spezielle Datenbindungen Entwurfszeit-Datenbindung an ein typisiertes DataSet Drag & Drop-Datenbindung Navigieren im DataSet Die Anzeige formatieren DEMO: Arbeiten mit einer Datenquelle Teil III: Methoden und Werkzeuge der Softwareentwicklung 17 Fehlersuche/-Fehlerbehandlung Fehlersuche Der Debugger Einzelschritt-Modus Prozedurschritt-Modus DEMO: Wichtige Debugging-Möglichkeiten Das Debug-Objekt

16 Inhaltsverzeichnis Fehlerbehandlung Fehlermöglichkeiten Der try-catch-block Der try-finally-block Das Standardverhalten bei Ausnahmen festlegen Die Exception-Klasse Fehler/Ausnahmen auslösen Eigene Fehlerklassen entwickeln Exceptions zur Entwurfszeit behandeln Testprojekte Testgetriebene Entwicklung (TDD) Konventionelle Vorgehensweise Testgetriebene Entwicklung mit Unit-Tests Unit-Tests unter Visual Studio Einfache Tests DEMO: Test einer Klasse CKugel Eigene Testmethoden hinzufügen Datengetriebene Tests (DDT) Das DDT-Prinzip DEMO: Test von Spesenberechnungen Begriffe und Ergänzungen Behauptungen (Asserts) Der Testkontext Zusätzliche Testattribute Schlussbemerkungen Nutzen von Unit-Tests Grenzen von Unit-Tests Arbeiten mit dem Klassendesigner Der Klassendesigner im Überblick Wie komme ich zu einem Klassendiagramm? Ein Blick in die Toolbox Die Bausteine des Klassen-Designers Enumeration Klasse Struktur Abstrakte Klasse

17 20 Inhaltsverzeichnis Schnittstelle Delegate Zuordnung Vererbung anzeigen Die Anzeige der Diagramme anpassen DEMO: Modellierung des Bestellsystems einer Firma Mehr zum Klassen-Designer Arbeiten mit dem Objekt-Testcenter Wann lohnt sich der Einsatz des Klassen-Designers? Das Microsoft Event Pattern Das Subjekt-Observer-Entwurfsmuster Warum ist das Observer-Pattern besonders wichtig? Grundprinzip des Observer-Pattern DEMO: Personalverwaltung Die Datenstruktur Die Ereignisdefinition Die Ereignislogik Das User-Interface Die Datenpersistenz Die Verwaltung des Pattern Test und Diskussion Ein zweiter Observer Zusammenfassung Webdienst in Microkernel-Architektur Grundkonzepte von Webdiensten Zur Bedeutung von Webdiensten Kommunikation per SOAP Die Sprache WSDL Das Funktionsprinzip von Webdiensten Anforderungen an eine Webklasse Schnittstellen-Kompatibilität Grundkonzept unseres Webdienstes Datenaustausch Datenbankstruktur

18 Inhaltsverzeichnis Klassische Realisierung Klassendiagramm Konfigurationsdaten Realisierung in Microkernel-Architektur UML-Klassendiagramm Sequenzdiagramm Die Klasse BookService als Microkernel Die Klasse CCommon Die internen Server Test Webdienst-Client Das User-Interface Die Programmierung Test Fehlerbeseitigung Schlussbemerkungen Verwenden von Ressourcen Manifestressourcen Erstellen von Manifestressourcen Zugriff auf Manifestressourcen Typisierte Resourcen Erzeugen von.resources-dateien Hinzufügen der.resources-datei zum Projekt Zugriff auf die Inhalte von.resources-dateien ResourceManager direkt aus der.resources-datei erzeugen Was sind.resx-dateien? Streng typisierte Ressourcen Erzeugen streng typisierter Ressourcen Verwenden streng typisierter Ressourcen Streng typisierte Ressourcen per Reflection auslesen Lokalisierte Anwendungen Localizable und Language DEMO: Landesfahnen Einstellen der aktuellen Kultur zur Laufzeit

19 22 Inhaltsverzeichnis 23 Verteilen von Anwendungen ClickOnce-Deployment Übersicht/Einschränkungen Die Vorgehensweise Ort der Veröffentlichung Anwendungsdateien Erforderliche Komponenten Aktualisierungen Veröffentlichen Verzeichnisstruktur Der Webpublishing-Assistent Neue Versionen erstellen Setup-Projekte Ein neues Setup-Projekt Dateisystem-Editor Ein erster Test Registrierungs-Editor Dateityp-Editor Benutzeroberflächen-Editor Editor für Startbedingungen Finaler Test Teil IV: Rezepte/Lösungen 24 Wie kann ich... (Sprache/OOP) Anwendungen von Visual Basic nach C# portieren? Die augenfälligsten Unterschiede Datentypen Operatoren Verzweigungen Schleifen Arrays Strukturen Enumerationen Funktionen, Prozeduren, Methoden Klassendefinition Erzeugen eines Objekts

20 Inhaltsverzeichnis Ereignis definieren und auslösen Ereignis mit Eventhandler verbinden einen String in ein Array kopieren? ein Byte-Array in einen String konvertieren? Strukturvariablen in Arrays einsetzen? eine einzelne Spalte aus einer Matrix kopieren? in einer ArrayList suchen und sortieren? in einer generischen Liste suchen und sortieren? mit Bubblesort sortieren? Zufallszahlen erzeugen? Iterationen verstehen? den Goldenen Schnitt ermitteln? Funktionen rekursiv aufrufen? Zeitmessungen durchführen? Strings vergleichen? Datumsdifferenzen ermitteln? das Alter in Jahren bestimmen? die Monatsdifferenz berechnen? das Datum beweglicher Feiertage berechnen? ersten und letzten Wochentag eines Monats bestimmen? Abschreibungen auf Monatsbasis berechnen? Geldbeträge kaufmännisch runden? Fehler bei mathematischen Operationen behandeln? mit Potenzen und Wurzeln rechnen? überladene/überschriebene Methoden unterscheiden? Delegates verstehen? LINQ-Abfragen verstehen? Eigenschaften sinnvoll kapseln? Aggregation und Vererbung unterscheiden? Referenz-/Wertetypen als Parameter übergeben? Wie kann ich... (Oberfläche/Komponenten) den Inhalt des UI sichern? die Anzeige löschen? die Maus abfragen? Dezimalkomma in Dezimalpunkt umwandeln? mit der TextBox arbeiten?

21 24 Inhaltsverzeichnis in einer TextBox suchen? die ListBox kennen lernen? RadioButtons und CheckBoxen einsetzen? Objekte in ListBox/ComboBox anzeigen? zur Laufzeit ein Steuerelement erzeugen? Eingaben validieren? ein Graphics-Objekt erzeugen? Variante 1: Verwendung des Paint-Events Variante 2: Überschreiben der OnPaint-Methode Variante 3: Graphics-Objekt mit CreateGraphics erzeugen Variante 4: Graphics-Objekts einer PictureBox nutzen Texte gedreht ausgeben? einen Markierungsrahmen erzeugen? mit Drag & Drop arbeiten? eine Komponente zur Farbauswahl entwickeln? Wie kann ich... (Sonstiges) die Zwischenablage verwenden? mittels Reflection Typinformationen sammeln? den mehrfachen Anwendungsstart verhindern? eine Pause realisieren? Systemtöne und WAV-Dateien wiedergeben? diverse Systeminformationen ermitteln? Betriebssystem (Name, Version, Bootmode) Schriftarten/-Informationen Bildschirme Environment Variablen auslesen Netzwerk (User-Name, PC-Name...) Hardware-Informationen Energiestatus Anwendung (Pfad, Name, Assembly) Soundkarte(n) CLR-Version den Code-Editor voll nutzen? Refactoring/Umgestaltung Surrounding Automatisches Umbenennen von Formularen Code-Schnipsel/Codeausschnitte

22 Inhaltsverzeichnis 25 Teil V: Komplexbeispiele 27 Kleine Textverarbeitung Oberflächenentwurf Das MDI-Rahmenfenster MDI-Kindfenster Menüs zusammenführen Ein PopUp-Menü hinzufügen Quellcode für MDI-Hauptfenster Datei-Menü Fenster-Menü Hilfe-Menü Quellcode für MDI-Kindfenster Datei-Menü Bearbeiten-Menü Zeichen-Menü PopUp-Menü programmieren Programmtest Dokumente drucken Ergänzungen der Oberfläche der Kindfenster Ergänzungen zum Quellcode der ChildForm Test Bemerkungen zur RichTextBox Wissenschaftlicher Rechner Basisversion des Rechners Entwurf der Benutzerschnittstelle Klasse Calculator Quellcode Form Test Die Assembly als Datei speichern Oberfläche Quelltext (Form1) Test Berechnungsergebnisse als Diagramm darstellen Oberfläche Die Klasse CalculatorX

23 26 Inhaltsverzeichnis Quellcode Form Test Datenverwaltung mittels Random Access Datei Vorbereitungen Klassenübersicht Entwurf der Benutzerschnittstelle Programmieren des Geschäftsmodells Klasse CRandomKunde Klasse CNewRandomFile Klasse CRandomAccess Abschließende Arbeiten Programmieren der Bedienoberfläche Programmtest Verkehrsmanagement per Multithreading Etwas Theorie Kurzeinführung Threading Wichtige Thread-Methoden Wichtige Thread-Eigenschaften Vorbereitungen Aufgabenstellung Klassenübersicht Oberfläche Programmierung Klasse LKW Klasse Schiff Klasse Controller Klasse Global Klasse Form Test Register