C# Einführung - Einführung in die OOP - Do, Hoang Viet Draphony Games (

Transkript

1 C# Einführung - Einführung in die OOP - Do, Hoang Viet (do@mi.fu-berlin.de) Draphony Games (

2 Methoden Beispiele: Console.WriteLine( ) Console.ReadLine( ) Warum benutzt man Methoden? Wiederverwendung von (Teil-)Lösungen. Zerlegung von komplexen Abläufen in Teilaufgaben ( Methoden ) Wodurch ist eine Methode charakterisiert? Name Parameter Verarbeitung Rückgabe 2

3 Demo: e01_methods.cs Eigene Methode definieren 3

4 Eigene Methoden erstellen Beispiel: static int square(int x) { return x * x; } Allgemeine Syntax static ret_type mname(type1 p1, type2 p2, ) { expr } Name: mname gleiche Regeln wie bei Variablen Parameter: p1, p2, 0 bis unendlich Parameter möglich! Ist fest Anweisungen: expr 4

5 Rückgabewert eine Methode Allgemeine Syntax static ret_type square(type1 p1, type2 p2, ) { expr } Rückgabewert: ret_type Ergebnis der gesamten Verarbeitung / Durchführung Rückgabewert wird durch return markiert. Analogie: Funktion ist ein Automat. Nur das Ergebnis (vgl. Rückgabewert) ist für den Aufrufer sichtbar. Lediglich die nötigen Eingaben/Einstellung (vgl. Parameter) wie zum Beispiel Münzen sind notwendig für die Betriebsaufnahme! Spezialfall: void Englische Begriff: invoke call 5

6 Rückgabewerte Was passiert wenn eine Funktion einen Rückgabewert spezifiziert (sprich nicht mit void definiert wurde) aber keinen Rückgabewert zurückgibt? Antwort: Compilerfehler Was passiert wenn Anweisungen nach der return Anweisungen stehen? Antwort: Warnung vom Compiler. Was passiert wenn nicht jeder Ausführpfad (zum Beispiel durch if-else) einen Rückgabewert liefert? Antwort: Compilerfehler 6

7 Demo: e02_returns.cs Fehler bei Umgang mit Rückgabewerten 7

8 Parameter 8

9 Gültigkeitsbereich von Variablen Lokalen Variable der Methode Ist nur gültig innerhalb des Methodenrumpfes Parametervariable Äquivalent zu lokalen Variablen Variable, die übergeben werden Ist innerhalb der Methode nicht definiert! Rückgabewert Ist nur an der Rücksprungadresse gültig 9

10 Demo: e03_scope.cs Gültigkeitsbereich von Variablen 10

11 Möglichkeiten der Übergabe Passing by value Für jeden Parameter wird eine Copy erstellt. Veränderungen werden nicht gespeichert. Standardmethode Passing by Reference mit ref Änderungen werden beibehalten Parameter muss zuvor initialisiert werden! Passing by Reference mit out Änderungen werden beibehalten Keine Initialisierung nötig! 11

12 Demo: e04_paramdef.cs Parameterübergabe: Passing by Reference 12

13 Variable Parameterliste Wie könnte man variable Parameterlisten realisieren? Array Zum Beispiel: static int getmax(int[] p) {} Komfortabler: params Variable Parameterliste mit params Zum Beispiel: static int getmax(params int[] p) {} Aufruf: getmax(1,2,3,4,5,6,7,8); 13

14 Demo: e05_params.cs Parameterübergabe: Passing by Reference 14

15 Refactoring Refactoring Antwort auf Mein Code ist häßlich Formal: Teilaufgabe vom Codewartung zur Steigerung der Lesbarkeit vom Code Methoden extrahieren Neue Funktion anhand von Codeblock extrahieren Methodenstub Neue Funktion anhand eines Prototyps definieren Variablen umbenennen (engl. Rename) Umbenennung mit Kontextinformation Parameter umordnen (engl. Reorder Parameters) Parameterreihenfolge 15

16 Demo: e06_refactor.cs 16

17 Methoden überladen static void swap(ref int a, ref int b) { int t = a; a = b; b = t; } Was passiert bei? swap(i1, i2); // int i1 = 1, i2 = 2; swap(d1, d2); // double d1 = 1, d2 = 2; 17

18 Beispiel: e07_overload.cs 18

19 Methoden überladen Definition mehrere Methoden mit dem gleichem Namen aber unterschiedliche Signatur Signatur: Parameterordnung: swap(int i, double d) und swap(double d, int i) Parametertyp square(int a) und square(double d) Parameteranzahl max(int a1) und max(int a1, int a2) Was ist aber mit variable Parameterliste? max(int a1, int a2) und max(params int[] a) Aufruf: max(1, 2) 19

20 Anmerkung Rekursion Aufruf einer Funktion in sich selbst Beispiel: Addition über Rekursion static int add(int a, int b) { return b == 0? a : add(a, b-1) + 1; } Übermäßige Nutzung von Rekursionen führen zum Stack Overflow Anwendung: Teilen und Herrschen (Devide & Conquer) 20

21 Beispiel: e08_recursive.cs Addition als Rekursion 21

22 Demo: e00_motivation.cs Wofür gibt es Klassen? 22

23 Warum gibt es Klassen? Verbinden von Daten und Funktionen Array von Personen mit Namen und PLZ Stärkere Validierung der Daten Das alter einer Person kann nicht negativ sein Die Note einer Klausur liegt zwischen 1 und 5 Sichere Programmausführung Leichte Wiederverwertbarkeit Eine Methode für Ganze Zahlen: int, uint, ulong, long, usw. Gute Wartbarkeit 23

24 Demo: e01_classes.cs Bekannte Klassen 24

25 Klassen Beispiel: Console, ADO.NET Was ist eine Klasse Datentyp, dass Objekte beschreibt (Bauplan) Verknüpfen von Daten und Funktionen Objekt Instanzen einer Klasse werden Objekte genannt. Eine Klasse kann beliebig viele Objekte erzeugen Members Elemente einer Klasse werden Members genannt. Es gibt funktionale Members und Datenmembers 25

26 Demo: e02_userdefine.cs Eigene Klasse erstellen Objekte der Klasse erzeugen 26

27 Wie erstellt man eine Klasse Allgemeine Syntax class identifier { expr } Innerhalb des Klassenrumpfes können die Members definiert werden Datenmembers wie Felder, etc. Funktionalen Members wie Methoden, Konstruktoren, etc. Objekte einer Klasse erzeugen Allgemeine Syntax: cname oname = new cname(); Beispiel: Random rnd = new Random(); 27

28 Analogie zur echten Welt Zur welche Klasse gehören wir? Klasse Mensch Was bin ich? Ein Objekt Und was bist du? Ein Objekt Welche Members hätte eine Klasse Mensch? (Auszug) Es sind Merkmale, die wir alle haben worin wir uns auch unterscheiden? 28

29 Datenmembers 29

30 Objektvariablen (engl. Field) Variablen einer Klasse, die an das Objekt gebunden sind, werden Objektvariablen genannt. Objektvariablen sind objektgebunden Jedes Objekt kann unterschiedliche Werte für seine Feld setzen haben. Technische Hinweis: bei der Erstellung eines Objektes, wird für jedes definierte Feld Speicher reserviert. Beispiel: Klasse Mensch Hans heißt Hans, während Klaus Klaus heißt Unterschiedliche Werte für das Feld Vornamen. Objektvariablen gehören zu den Datenmembers Synonym: Felder 30

31 Objektvariablen Allgemeine Syntax class ClassIdent { modifier type1 field1; modifier type2 field2; expr } Zugriffsmodifizierer Regulieren den Zugriff auf Members einer Klasse. Sie gilt nur für das jeweilige Member. Weitere Members (später) Zugriffmodifiziere public private (default) Beschreibung Zugriff außerhalb der Klasse ist erlaubt Zugriff außerhalb der Klasse ist nicht erlaubt 31

32 Demo: e03_field.cs Auswirkungen von unterschiedlichen Zugriffsmodifizier 32

33 Klassenvariablen Variablen einer Klasse, die an die Klasse selbst gebunden sind, werden Klassenvariablen genannt Klassenvariablen klassengebunden Der Wert einer Klassenvariable ist für alle Objekt gleich. Er kann von jedem Objekt gelesen und geschrieben werden. Technische Details: Für die Klasse selbst wird auch Speicher reserviert Beispiel: Anzahl der lebenden Menschen in der Klasse Mensch Bei der Geburt eines Menschen (Erstellung eines neuen Objektes) wird die Zahl erhöht Wenn der Mensch (Objekt wird gelöscht) stirbt, wird die Zahl verringert Der Wert bleibt aber für alle gleich. Hans und Klaus würden denselben Wert besitzen Was wären weitere mögliche Klassenvariablen für Klasse Mensch? 33

34 Demo: e04_staticfield.cs Auswirkungen von unterschiedlichen Zugriffsmodifizier 34

35 Klassenvariablen Klassenvariablen gehören zu den Datenmembers Allgemeine Syntax class ClassIdent { static modifier type1 field1; static modifier type2 field2; expr } 35

36 Funktionalen Members 36

37 Funktionen 37

38 Konstruktoren (engl. Constructor) Beispiel: Aufruf eines Konstruktors static void Main(string[] args) {... Person meier = new Person();... } Was ist ein Konstruktor? Eine spezielle Methode der Klasse ohne Rückgabewert, die beim Erzeugen eines Objektes automatisch aufgerufen wird. Hauptfunktion: Initialisierung der Datenmembers Konstruktoren haben immer den selben Namen wie die Klasse 38

39 Demo: e05_constructor.cs Konstruktoren 39

40 Konstruktoren Syntax modifier ClassIdent(type1 p1, type2 p2, ) { expr } Standardkonstruktor Hat keine Parameter Wird automatisch erzeugt, wenn kein andere Konstruktor definiert ist Sobald ein Konstruktor definiert wurde, verschwindet die Definition. Soll dennoch ein Standardkonstruktor angeboten werden, muss dieser explizit definiert werden. Konstruktoren mit Parametern Haben Parameter In der Praxis werden immer mehrere Konstruktoren dieser Art definiert 40

41 Konstruktoren Jeder Klasse besitzt mindesten einen Konstruktor Konstruktoren können sich über die colon Syntax gegenseitig aufrufen: modifier ClassIdent(paramlist1) : this (paramlist2) { expr } Was passiert, wenn modifier nicht public definiert ist? Es können keine Objekte von aussen definiert werden. Design Pattern : Factory Hinweis: Es gibt auch Destruktoren! 41

42 Klassenkonstruktor Zweck: dürfen nicht explixit aufgerufen! Sondern wenn die Klasse zum erst referrenziert wird. Besonderheiten Keine accessibility Keine Parameter Können nicht überladen werden Syntax: static ClassIdent(paramlist1) { expr } 42

43 Demo: e08_classconstructor.cs 43

44 Eigentschaften (engl. Properties) Virtuelle Datenmembers Datenmembers, die über 2 Methoden realisiert werden: Get-Accessor: Wert eines Members lesen Set-Accessor: Wert eines Members festlegen Eigenschaften sind Datenmember, die über Accessor zugegriffen realisiert werden 44

45 Demo: e06_properties.cs 45

46 Warum Eigentschaften? Erweiterte Zugriffskontrolle Nur Lesezugriff (engl. read-only) Nur Schreibzugriff (engl. write-only) GANZ WICHTIG! Datenabstraktion Direkte Zugriff auf Daten wird unterbunden: Validierung & Modellierung Vererbarkeit (später) Anpassung in den Kinderklassen Reine Lesezugriff ist bei den Felder auch möglich! 46

47 Demo: e07_readonly.cs 47

48 Demo: e09_namespace.cs 48

49 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit facebook.com/draphonygames 49