Einführung in die Programmierung

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1 1 Einführung in die Programmierung Sebastien Vaucouleur ETH Zurich 21. Dezember 2004 Diese Vorlesung: Einführung in.net 2 Kurze (< 2 Stunden) Einführung in.net Was ist.net Geschichte von.net Mehrwert von.net Eiffel +.NET Weitere Informationen (Dokumentationen, Bücher, Webseiten) Was bedeutet.net? 3 Ein Framework Entwicklungumgebung für Konstruktion, Entwicklung, und Ausführung von Applikationen Eine Laufzeitumgebung (Ähnlichkeiten mit virtuellen Maschine von Java) Common Language Runtime (CLR). Ausführliche Menge von Bibliotheken: Eine Sammlung von Klassen. ASP.NET, Web Forms: ausführliche Lösungen für Web Entwicklungen und Web Services Benutzt Standards Internationale Standardisierung (ECMA): Microsoft, IBM, HP, Intel, Fujitsu, Eiffel Software, etc. Interoperabilität zwischen verschiedenen Programmiersprachen 1

2 Zeitachse Windows 3.1 Microsoft unterstützt das Internet MS unterstützt Java Visual J++ Sun verklagt MS wegen Java Start des.net Projekt Einbeziehung externer Partner.NET angekündigt Erste öffentliche Beta Beta 2 letzte Vorveröffentlichung Veröffentlichung.NET V2 Interoperabilität, die Sicht von Sun 5 Scott McNealy (Sun Microsystems), 1997: Denke in Java. Schreibe neue Applikationen in Java. Schreibe alte Applikationen mit Java nochmals Ich verstehen es nicht, wie irgendjemand überhaupt etwas nicht mit Java programmieren kann. Eine Sprache, verschiedene Plattformen 6 Java Bezugssystem Solaris Windows Linux/BSD... 2

3 Eine Plattform, viele Sprachen 7 C++ C# Eiffel... Bezugssystem Windows Und dann? 8 C++ C# Eiffel... Bezugssystem Solaris Windows Linux/BSD... Rotor 9 Microsoft Open Source Forschung SSCLI Shared Source Common Language Infrastructure Implementierung der CLI und C# Leute, die an Internals interessiert sind (GC, Optimierung etc.). Windows, FreeBSD, Mac OS X. 3

4 Go Mono! 10 Grosses Open Source Projekt.NET Laufzeit, C# Compiler, Klassenbibliothek etc. Läuft auf Linux, MacOs, Windows etc. Versucht Microsoft aufzuholen Kürzlich von Novell Unterstützung gekriegt.net Ausführungsmodell 11 Eiffel VB C++ C# Sprachen Compilers.NET Sprachen CIL Code + Metadaten Loader JIT + verifizieren Managed Code Unjitted Routine Call Ausführung Portable Executable File 12.NET Assemblies: My_prog.exe My_library.dll Das PE Format 4

5 .NET Ausführungsmodell 13 Eiffel VB C++ C# Sprachen compilers.net Sprachen CIL Code + Metadaten Loader JIT + verifizieren Managed Code Unjitted Routine Call Ausführung CLI Code: Wie sieht er aus? 14 Eine intermediate Sprache! grundlegende Instruktionen: Parameter laden Routinen aufrufen Strings laden Objekte kreieren Auf Stack legen Vom Stapel nehmen Test & Jump! Etc.. CLI: Stackmaschine 15 De Stackmaschine: Ein flüchtiger Blick! add(a: INTEGER; b: INTEGER) : INTEGER is do Result := a + b end.method public hidebysig instance int32 'add'(int32 a, int32 b) cil managed { IL_0000: ldarg.1 IL_0001: ldarg.2 IL_0002: add IL_0003: ret } 5

6 .NET Ausführungsmodell 16 Eiffel VB C++ C# Sprachen compilers.net Sprachen CIL Code + Metadaten Loader JIT + verifizieren Managed Code Unjitted Routine Call Ausführung Volle Interoperabilität 17 Interoperabilität zwischen Sprachen.. Eiffel, C#, VB.NET, etc. Client/Supplier Beziehung.. Klassen können voneinander erben ungeachtet der Herkunftssprache Cross-language debugging session (VS.NET) Cross-language exceptions Ein Beispiel! Eine Uhr Applikation 18 Wie es aussehen könnte 6

7 Einfaches Beispiel 19 Eiffel Class (client): class CLOCK feature {NONE} a_time: CURRENT_TIME feature... end - class clock Produced by ClockCorp. C# class (supplier): public class CurrentTime { public int Hours() {} public int Minutes() {} public int TimeZone { get { } set { } } } // end class Produced by TimeCorp. Client/Supplier Beziehung 20 Eiffel Client C# Supplier Einfaches Beispiel 21 Eiffel Class (client): class CLOCK feature {NONE} a_time: CURRENT_TIME feature... end - class clock Produced by ClockCorp. C# class (supplier): public class CurrentTime { public int Hours() {} public int Minutes() {} public int TimeZone { get { } set { } } } // end class Produced by TimeCorp. 7

8 Vererbung 22 Inheriting from a C# class: class CONTRACTED_CURRENT_TIME inherit CURRENT_TIME feature print_time is do end end -- class Einfaches Beispiel 23 Eiffel Class (client): class CLOCK feature {NONE} a_time: CURRENT_TIME feature... end - class clock Produced by ClockCorp. C# class (supplier): public class CurrentTime { public int Hours() {} public int Minutes() {} public int TimeZone { get { } set { } } } // end class Produced by TimeCorp. Vererbung 24 Inheriting from a C# class: class CONTRACTED_CURRENT_TIME inherit CURRENT_TIME feature print_time is do end invariant hours_range: (0 >= hours) and (hours < 24)... end -- class 8

9 Versionierung pre-.net 25 Stellen Sie sich vor, wir würden.net nicht benutzen TimeCorp.dll Alles funktioniert.. Sie installieren eine neu Software und dann.. -> Shared Libraries, Dynamic Linking Windows: DLL Hell Problem Linux & *nixes: bisschen besser, aber...net Versionierung 26 Revisionsidentifizierung: major.minor.build.revision beabsichtigte Semantik: major und minor bezeichnen die Kompatibilität build ist möglicherweise kompatibel revision für Bug fixes Konfigurationsfiles werden benutzt, um zu spezifizieren welche Version man benutzen soll: Nur diese Version, z.b Latest build, revision Last known good version Neues.NET Projekt (EiffelStudio) 27 9

10 Wizard 1/4 28 Wizard 2/4 29 Wizard 3/

11 Wizard 4/4 31.NET Projekt 32 Referenzierung von CurrentTime.dll 33 11

12 Ein neuer Cluster 34 Sicherheit 35 Wie kann man sicher sein, dass die CurrentTime Komponente von TimeCorp. kommt? Wie kann man absichern, dass die Time Komponente mit meinem Datensystem nicht ein Chaos anrichtet? Digitale Signatur 36 TimeCorp. wird seine Komponenten unterschreiben! Public Key / Private Key RSA Algorithmus Komponentenanbieter: Hash (CurrentTime.dll) = Hash Wert Signieren (Hash Value, Private Key) = Digitale Signatur Digitale Signatur eingebettet in der PE Datei. Public Key eingebettet in der PE Datei. Klient: DecDS( Digitale Signatur, Public Key) = Hash Wert Hash (CurrentTime.dll) = Hash Wert 12

13 Generierung eines Schlüsselpaares: EiffelStudio 37 Vertrauen? 38 Wieweit kannst du Deinem Anbieter vertrauen? Uuuups!!! 39 Wie weit kannst du Deinem Anbieter vertrauen? 13

14 .NET Erlaubnis 40 Security Policy Modell Policies auf verschiedenen Levels: Betrieb, Maschine etc. Rechte: Nichts, Ausführung,, Voller Zugriff Laufzeit errechnet die Rechte für ein Assembly Administrator kann die Security Policy konfigurieren. Rechte Daten lesen Daten lesen und schreiben Socket.. Ein neuer Cluster 41 Ändern des Eiffel Ace Files 42 14

15 Metadaten 43 Menge von Tabellen, die das Assembly beschreiben Ziel: mache die.net Komponenten komplett selbst beschreibend! Wahrscheinlich einer der wichtigsten Punkte, was das Design angeht Manifest: Beschreibung des Assembly Name, Version, Culture Sicherheitseigenschaften: notwendige Rechte öffentlicher Schlüssel, falls vorhanden Abhängigkeiten von anderen Assemblies Liste der Klassen & Beschreibungen Custom attributes 44 Jegliche ergänzende Information, die als Teil der Metadaten beibehalten werden soll Unbeschränkt Definiere Deine eigenen Attribute Erbe von.net Typ ATTRIBUT Eiffel Syntax: indexing metadata: create {AUTHOR}.make( Veronika ) end class TRAM_LINE [] Abbildung auf ein einzelnes Modell? 45 C++ C# Eiffel... Objekt Modell COMPILERS Plattform 15

16 Eiffel in.net 46 Die Common Language Specification: Menge von Regeln um die Kompatibilität zu sichern. Muss dem Objektmodell entsprechen Kann zu viel sein für einige (nicht-oo Sprachen) Schwierige Features: overloading Mehrfachvererbung Genericity (vor.net V.2) Design by Contract Eiffel in.net 47 Overloading:.NET: public static void WriteLine (String format, Object arg0); public static void WriteLine (int value); public static void WriteLine (String value); Overloading : Eiffel Lösung 48 Algorithmus um eindeutig zu machen.net: public static void WriteLine (String format, Object arg0); public static void WriteLine (int value); public static void WriteLine (String value); Eiffel: write_line_string_object(format:system_string;arg0:system_object) write_line_integer (value: INTEGER) write_line_string (value: SYSTEM_STRING) 16

17 Eiffel in.net! 49 Eine der ersten Sprachen, die für.net vorhanden ist CLS-konform Voller Zugang zu Libraries in anderen.net Sprachen Ganze Eiffel Sprache mit Mehrfachvererbung, Genericity und Design by Contract EiffelStudio Ganz in Visual Studio.NET integriert Gratis für Studenten! Download EiffelStudio Download Envision (Visual Studio Plug-in) Hinweis 50 Wollen Sie mehr wissen.. Websites: Mehr Hinweise 51 Wollen Sie noch mehr wissen?! Bücher: Applied Microsoft.NET Framework Programming (Jeffrey Richter, Microsoft Press) Essential.NET (Don Box, Addison-Wesley) Pratique de.net et C# (Patrick Smacchia, O Reilly) Many others.. 17

18 Und noch mehr.. 52 Für die Mutigen, der ECMA-Standard selbst: Ende 53 Schöne Ferien! 18