mitp Professional Visual C# 2012 Einstieg und Praxis von Christopher Martel 1. Auflage

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1 mitp Professional Visual C# 2012 Einstieg und Praxis von Christopher Martel 1. Auflage Visual C# 2012 Martel schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG Thematische Gliederung: Programmier- und Skriptsprachen Microsoft Programmierung mitp/bhv 2012 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Inhaltsverzeichnis: Visual C# 2012 Martel

2 29 mm Oberflächenprogrammierung mit WPF, Datenabfrage mit LINQ, Datenbankanbindung mit SQL Server 2012 Express und ADO.NET Testen mithilfe von Unit Tests Parallele und asynchrone Programmierung mit Threads und der Task Parallel Library Windows Store App Programmierung Außerdem bei mitp: Martel Christopher Martel Aus dem Inhalt: Teil 1: Grundlagen der Programmierung C# und das.net Framework Visual Studio Prozedurale und objektorientierte Programmierung Teil 2: Fortgeschrittene Programmiertechniken Generics, Delegaten, Ereignisse Exceptionhandling Lambda-Kalkül, anonyme Methoden, Expression Trees Ressourcenmanagement Dynamische Objekte Collections LINQ Dateien und Verzeichnisse Unit Tests mit NUnit und RhinoMock Teil 3: Oberflächenprogrammierung und Datenbanken Konsolenanwendungen Windows Presentation Foundation Zugriff auf Datenbanken mit ADO.NET Teil 4: Parallele Programmierung und Windows Store Apps Threads Task Parallel Library Windows Store Apps Teil 5: Praxisbeispiel Fallbeispiel: Filmausleihe Die Programmiersprache C# bietet sowohl unerfahrenen Programmierern als auch Umsteigern einen einfachen Einstieg in die Welt der Windows-Programmierung. Dabei gibt Microsoft dem Entwickler nicht nur die Sprache selbst, sondern mit der Entwicklungsumgebung Visual Studio und dem.net Framework auch das richtige Werkzeug an die Hand. Christopher Martel vermittelt in diesem Buch einen Einstieg in Visual C# und das.net Framework. Anhand verschiedener Beispiele erlernen Sie die Konzepte von C# sowie das Erzeugen einfacher Oberflächen und die Datenbankanbindung. Darüber hinaus geht der Autor auch auf die parallele Programmierung und auf das Erstellen von Windows Store Apps ein. Anhand von Übungsaufgaben am Ende der Kapitel kann der Leser das Gelernte überprüfen und festigen. Die Lösungen, Beispielprojekte, sowie die Express-Versionen von Visual Studio 2012 stehen auf der beiliegenden Begleit-DVD zur Verfügung. Dieses Buch ist vor allem für Ein- und Umsteiger in die Windows-Programmierung mit C# gedacht. Dennoch können auch erfahrene Entwickler Informationen für den Praxisalltag mitnehmen. Auf der DVD: Express-Versionen von Visual Studio 2012 Sourcecode zu den Beispielen und Übungen Weitere Kapitel zu Windows Forms und GDI+ ISBN ISBN ISBN Visual C# 2012 Einstieg und Praxis Visual C# 2012 Einstieg und Praxis Auf der DVD: Express-Versionen von Visual Studio 2012 ISBN ISBN (D) 24,95 Inklusive DVD-ROM _umschlag_K3.indd Alle Seiten Arduino Praxiseinstieg Softcover 170 x 240 mm Reihe: Programmierung 11/6/2012 1:12:28 PM

3 Teil I Grundlagen der Programmierung In diesem Teil: Kapitel 1 C# und das.net Framework Kapitel 2 Visual Studio Kapitel 3 Grundlagen Kapitel 4 Objektorientierte Programmierung Kapitel 5 Crashkurs: Erzeugen von Windows-Oberflächen

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5 Kapitel 1 C# und das.net Framework Dieses Kapitel soll Ihnen eine Übersicht über die Sprache C# und das.net Framework bieten. Sie werden lernen, was die Sprache C# beinhaltet und wie und warum diese entstanden ist. Im Laufe dieses Kapitels werden Sie Folgendes kennenlernen: Die Historie von C# Das.NET Framework Die Common Language Specification Das Common Type System Die Common Language Runtime Assemblies und Manifest Hinweis Wahrscheinlich werden Sie mit einigen Begriffen innerhalb dieses Kapitels zunächst überfordert sein. Machen Sie sich jedoch keine Sorgen: Sie werden im Laufe des Buches die Bedeutung dieser Begriffe genau kennenlernen. Sie können gerne auch dieses Kapitel zunächst überspringen und dann im entsprechenden Fall hierher zurückkehren, um den Zusammenhang entsprechend zu verstehen. 1.1 Die Sprache C# Im Jahr 2002 stellte Microsoft die neue Programmiersprache C#, das.net Framework und die dafür vorgesehene Entwicklungsumgebung Visual Studio vor. C# wurde so konzipiert, dass die Sprache die besten Konzepte und Prinzipien der Sprachen C++, Visual Basic, Java und JavaScript ohne deren Nachteile in sich vereinigt. Sie setzt auf dem.net Framework auf (dem wir uns im nächsten Abschnitt zuwenden werden) und stellte zunächst eine rein objektorientierte Sprache dar. Später kamen jedoch weitere Konzepte, beispielsweise aus funktionalen Sprachen, hinzu, die C# zu einer Multiparadigmensprache werden ließen. Dies bedeutet, dass die Sprache selbst mehrere verschiedene Prinzipien und Konzepte aus anderen Programmiersprachen in sich vereint. Der größte Teil des.net Frameworks wurde in C# entwickelt. Somit ist die Sprache C# die Systemsprache des.net Frameworks schlechthin und verzichtet damit auf Kompatibilitätsanpassungen, wie sie beispielsweise bei Visual Basic notwendig sind. Da C# objektorientiert aufgebaut ist, erfüllt die Sprache die Kriterien der Objektorientierung in den Bereichen Abstraktion, Polymorphie, Vererbung und Kapselung. 21

6 Kapitel 1 C# und das.net Framework 1.2 Das.NET Framework.NET ist ein Sammelbegriff für eine gemeinsame Plattform verschiedener Sprachen. Dabei orientiert sich das Framework an dem Konzept der virtuellen Maschine, wie sie in der Programmiersprache Java zu finden ist und die Plattform- und Hardwareunabhängigkeit ermöglicht. Jedoch gilt diese Unabhängigkeit nur für Windows-Betriebssysteme, da das Framework Komponenten enthält, die den Zugriff auf das Betriebssystem kapseln, wie zum Beispiel die Komponenten zum Lesen und Schreiben von Daten in Dateien. Diese sind wiederum Windows-spezifisch und können nicht in einer anderen Umgebung, wie beispielsweise dem Betriebssystem Linux, verwendet werden. Hinweis Für andere Betriebssysteme gibt es das Open Source Framework Mono, das von einer Community entwickelt wird, um das.net Framework für andere Betriebssysteme nachzubilden. Zunächst setzte Microsoft auf die Technologie COM (die Bedeutung von COM werden Sie im nächsten Kapitel zur Entwicklungsumgebung erfahren). Da jedoch ein Umdenken in Richtung der Objektorientierung stattfand, musste ein neues Sprachkonzept entwickelt werden. Das Framework setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Die Common Language Runtime Das Common Type System Die Common Language Specification Verschiedene sprachabhängige Compiler Verschiedene Klassenbibliotheken zur Ein-/Ausgabe, Collections und Basistypen Verschiedene Technologien wie Windows Forms und ASP.NET Der Ablauf zur Erzeugung eines.net-kompatiblen Programms ist folgendermaßen definiert (siehe Abbildung 1.1). Zunächst wird mittels eines Compilers der sprachenspezifische Code in einen Zwischencode, den MSIL-Code (Microsoft Intermediate Language Code), übersetzt, der entsprechend wie der Bytecode der Sprache Java plattform- und hardwareunabhängig ist. Dieser Code kann zur Installation eines.net-programms verwendet werden. Voraussetzung für die Ausführung des MSIL-Codes ist die Common Language Runtime, die Teil des.net Frameworks ist und auf dem Zielcomputer vorhanden sein muss. Dazu wird zunächst der MSIL-Code mittels eines JIT-Compilers (Just-in-Time-Compiler) in den entsprechenden Maschinencode übersetzt, der von der Common Language Runtime gelesen werden kann. Im Gegensatz zu der Sprache C++, bei der der Programmierer selbst für die Speicherverwaltung zuständig ist, wird wie bei der Sprache Java ein eigenes Speichermanagement verwendet, das sich um das Erzeugen und die Freigabe von Speicher kümmert. Somit muss sich der Anwender nicht mit der Speicherverwaltung befassen, was besonders viele Programmieranfänger abschreckt. 22

7 1.2 Das.NET Framework Abb. 1.1: Ablauf zur Erzeugung eines.net-kompatiblen Programms Die folgende Abbildung zeigt den Grundaufbau des.net Frameworks: Abb. 1.2: Übersicht über das.net Framework In den folgenden Abschnitten werden die einzelnen Bestandteile des Frameworks genauer erläutert. 23

8 Kapitel 1 C# und das.net Framework Die Common Language Specification (CLS) Jede Sprache, die auf dem.net Framework aufbaut, unterscheidet sich grundsätzlich in Aufbau und Syntax. Damit der erzeugte MSIL-Code für alle Sprachen gleich ist, müssen diese bestimmten Richtlinien und Standards folgen. Diese Richtlinien werden durch die Common Language Specification (CLS) definiert. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Komponente, die in C# entwickelt wurde, in einer VB.NET-Anwendung zu verwenden und umgekehrt. Eine Übersicht über die Spezifikation kann unter betrachtet werden. C# selbst ist jedoch nicht vollständig CLS-konform. Innerhalb von C# existiert beispielsweise der Datentyp uint, der wiederum in anderen Sprachen wie VB.NET nicht existiert. Um beispielsweise eine Konformität zu ermöglichen, dürfen diese Typen nur innerhalb der C#-Komponente verwenden werden und nach außen nicht sichtbar sein. Hinweis Eine Variante zur Prüfung der Konformität ermöglicht die Verwendung des folgenden Attributs: [assembly:clscompliant(true)] namespace MyNamespace { //Weitere Definitionen } Wenn Sie dieses Attribut verwenden, wird bei einer Konformitätsverletzung eine Warnung ausgegeben. Sie werden zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht viel damit anfangen können. Wir werden das Prinzip von Attributen in einem späteren Kapitel noch einmal aufgreifen Das Common Type System (CTS) Ein wesentlicher Bestandteil der CLS ist das Common Type System (CTS), das alle Typen definiert, die von der Laufzeitumgebung des.net Frameworks unterstützt werden. Zu diesen zählen Referenz- und Wertetypen. Wir werden das Prinzip von Referenz- und Wertetypen in Kapitel 4 näher betrachten. Grundsätzlich ist zu beachten, das in C# selbst Wertetypen wie Objekte behandelt werden. Dies bedeutet, dass alle Typen in C# Objekte sind. Dies hat den Vorteil, dass die Interoperabilität mit anderen.net-sprachen vereinfacht wird, da ein Umdenken von einer Sprache zur anderen in der Verwendung von Typen entfällt und somit eine einheitliche Programmierung möglich gemacht wird Die Common Language Runtime (CLR) Die Common Language Runtime (CLR) stellt die Laufzeitumgebung dar, in der alle.net- Anwendungen ausgeführt werden, egal, ob diese beispielsweise in VB.NET oder einer anderen.net-sprache entwickelt wurden. Hierzu benötigt die Common Language Runtime den MSIL-Code. Der Code, der dabei in dieser Umgebung ausgeführt wird, wird auch als Managed Code bezeichnet Managed deshalb, weil er von einer Laufzeitumgebung selbstständig verwaltet wird. Im Gegensatz dazu wird beispielsweise Code der Sprache C++ als Unmanaged Code bezeichnet, da der Anwender selbst für die Verwaltung, beispielsweise 24

9 1.3 Assemblies des Speichers, zuständig ist. Die folgende Abbildung zeigt die Zusammensetzung der Common Language Runtime: Abb. 1.3: Bestandteile der Common Language Runtime (CLR) 1.3 Assemblies Die durch den sprachspezifischen Compiler erzeugten Files haben die Endungen.DLL und.exe. Diese werden Assemblies genannt und enthalten den MSIL-Code. Um diese Assemblies in Ihrem Programm verwenden zu können, müssen sie entsprechend referenziert werden. Die Referenzierung erfolgt mithilfe der Entwicklungsumgebung Visual Studio. Dies werden wir im nächsten Kapitel genauer betrachten. Die Assembly MSCORLIB.DLL, die standardmäßig in jeder Anwendung enthalten ist, referenziert die Basistypen des.net Frameworks. Eine Assembly beinhaltet neben dem MSIL-Code einen in Maschinencode geschriebenen Header, mit dessen Hilfe der Windows Loader die entsprechende Laufzeitumgebung starten kann, sowie verschiedene Ressourcen, wie beispielsweise Bilder. Mithilfe des Tools ILDASM kann der Inhalt einer Assembly lesbar gemacht werden. Tipp Um kompilierten MSIL-Code wieder zu dekompilieren, können Sie das Tool REFLECTOR verwenden, das unter folgendem Link verfügbar ist: Mithilfe dieses Tools können Sie sich Implementierungsdetails anzeigen lassen. 1.4 Metadaten und das Manifest Innerhalb der Assembly existieren die Metadaten, die die Assembly beschreiben. Die Zusammenfassung dieser Metadaten wird auch als Manifest bezeichnet. Ein Manifest besteht dabei aus folgenden Informationen: Name der Assembly Versionsnummer der Assembly 25

10 Kapitel 1 C# und das.net Framework Abhängigkeiten zu anderen Assemblies Die von der Assembly veröffentlichten Typen Sicherheitsrichtlinien für den Zugriff auf die Assembly Öffentlicher Schlüssel des Herstellers (optional) Länderkürzel Diese Metadaten ermöglichen es dem.net Framework, zur Laufzeit festzustellen, welche Typen und Methoden der Assembly verwendet werden können. Dies ist beispielsweise für die Unterstützung durch IntelliSense (mehr dazu in Kapitel 2) erforderlich. 1.5 Zusammenfassung In diesem Kapitel haben Sie gelernt, wie das.net Framework aufgebaut ist und welche Konzepte die Sprache C# verinnerlicht. Sie haben gesehen, dass das Framework aus drei wesentlichen Bestandteilen besteht: der Common Language Specification (CLS), die zur Definition einheitlicher Richtlinien und Standards für alle.net-konformen Sprachen dient; dem Common Type System (CTS), das ein einheitliches Programmiermodell für alle.net-konformen Sprachen vorsieht und somit die Erzeugung des plattform- und hardwareunabhängigen MSIL-Codes ermöglicht; der Common Language Runtime, (CLR), die die Laufzeitumgebung aller.net-anwendungen darstellt und den MSIL-Code interpretiert. Jetzt, da Sie einen Überblick über die grundlegenden Prinzipien und Konzepte des.net Frameworks und der Sprache C# erhalten haben, wird es Zeit, in die Programmierung mit der Sprache C# einzusteigen. Zu diesem Zweck werden wir uns im nächsten Kapitel zunächst der Entwicklungsumgebung Visual Studio widmen. 26