Язык программирования и среда разработки. Цели курса

Определение основных понятий

Эта лекция носит обзорный характер. В ней введено много новых понятий. Полезно дать определения введенных понятий, которые будут использоваться по ходу всего курса.

Класс (Class)

Класс - это центральное понятие объектно-ориентированного программирования и языка C#. Разработчик проектов на C# использует стандартные классы из библиотеки FCL и создает собственные классы. У класса две различные роли.

Класс - это модуль - архитектурная единица построения проекта по модульному принципу. Справиться со сложностью большого проекта можно только путем деления его на модули - сравнительно небольшие единицы, допускающие независимую разработку и последующее объединение в большую систему.

Класс - это тип данных. Тип данных - это семантическая единица, которая описывает свойства и поведение множества объектов, называемых экземплярами класса. Синтаксически класс представляет описание данных, называемых полями класса, описание методов класса и описание событий класса. Для класса, рассматриваемого как тип данных, поля определяют состояние объектов, методы - поведение объектов. События - это некоторые специальные состояния, в которых может находиться объект и которые могут обрабатываться внешними по отношению к классу обработчиками события. Так, например, объект класса Person может иметь событие "День рождения", и каждый из обработчиков этого события может принести объекту свои поздравления по этому случаю.

Как правило, класс C# играет обе роли. Но язык C# позволяет определять классы, играющие только роль модуля. Это так называемые статические классы, для которых невозможно создавать объекты. В ходе выполнения программной системы создается единственный экземпляр такого класса, обеспечивающий доступ к полям и методам этого модуля.

Хороший стиль программирования требует, чтобы каждый класс сохранялся в отдельном файле, имя которого совпадало бы с именем класса. Это требование стиля, которое на практике может и не выдерживаться. В наших примерах будем стараться выдерживать этот стиль.

Объект (Object)

Определив класс, разработчик получает возможность динамически создавать объекты класса.

Для программистов, начинающих работать в объектном стиле, типичной ошибкой является путаница понятий объекта и класса. Нужно с самого начала уяснить разницу. Класс, создаваемый разработчиком, представляет статическое описание множества объектов. Объект - это динамическое понятие, он создается в ходе выполнения программной системы, реально существует в памяти компьютера и обычно исчезает по завершении выполнения проекта. Программист может создать программную систему, включающую два-три класса, но в ходе работы такой системы могут динамически появляться сотни объектов, взаимодействующих друг с другом достаточно сложным образом.

Заметьте, путаница понятий класса и объекта характерна и для опытных разработчиков. Показателен тот факт, что центральный класс в библиотеке FCL, являющийся прародителем всех классов как библиотечных, так и создаваемых разработчиком, назван именем Object.

Пространство имен (Namespace)

Пространство имен - это оболочка, которая содержит множество классов, объединенных, как правило, общей тематикой или группой разработчиков. Собственные имена классов внутри пространства имен должны быть уникальны. В разных пространствах могут существовать классы с одинаковыми именами. Полное или уточненное имя класса состоит из уникального имени пространства имен и собственного имени класса. В пространстве имен могут находиться как классы, так и пространства имен.

Пространства имен позволяют задать древовидную структуру на множестве классов большого проекта. Они облегчают независимую разработку проекта большим коллективом разработчиков, каждая группа которого работает в своем пространстве имен.

Пространства имен придают структуру библиотеке FCL, которая содержит большое число различных пространств имен, объединяющих классы определенной тематики. Центральным пространством имен библиотеки FCL является пространство System - оно содержит другие пространства и классы, имеющие широкое употребление в различных проектах.

Проект (Project)

Проект - это единица компиляции. Результатом компиляции проекта является сборка. Каждый проект содержит одно или несколько пространств имен. Как уже говорилось, на начальном этапе создания проекта по заданному типу проекта автоматически строится каркас проекта, состоящий из классов, которые являются наследниками классов, входящих в состав библиотеки FCL. Так, если разработчик указывает, что он хочет построить проект типа "Windows Forms Application", то в состав каркаса проекта по умолчанию войдет класс Form1 - наследник библиотечного класса Form. Разработчик проекта населит созданную форму элементами управления - объектами соответствующих классов, тем самым расширив возможности класса, построенного по умолчанию.

Каждый проект содержит всю информацию, необходимую для построения сборки. В проект входят все файлы с классами, построенные автоматически в момент создания проекта, и файлы с классами, созданные разработчиком проекта. Помимо этого, проект включает в себя ссылки на пространства имен из библиотеки FCL, которые содержат классы, используемые в ходе вычислений. Проект содержит ссылки на все подключаемые к проекту DLL, COM-объекты, другие проекты. В проект входят установки и ресурсы, требуемые для работы. Частью проекта является файл, содержащий описание сборки.

В зависимости от выбранного типа проект может быть выполняемым или невыполняемым. К выполняемым проектам относятся, например, проекты типа Console или Windows. При построении каркаса выполняемого проекта в него включается класс, содержащий статическую процедуру с именем Main. В результате компиляции такого проекта создается PE-файл (Portable Executable file) - выполняемый переносимый файл с уточнением exe. Напомним, что PE-файл может выполняться только на компьютерах, где установлен Framework .Net, поскольку это файл с управляемым кодом.

К невыполняемым проектам относятся, например, проекты типа DLL. В результате компиляции такого проекта в сборку войдет файл с уточнением dll. Такие проекты (сборки) непосредственно не могут быть выполнены на компьютере. Они присоединяются к выполняемым сборкам, откуда и вызываются методы классов, размещенных в невыполняемом проекте (DLL).

Сборка (Assembly)

Сборка - результат компиляции проекта. Сборка представляет собой коллекцию из одного или нескольких файлов, помеченных номером версии. Каждая сборка разворачивается на компьютере как единое целое. Программист работает с проектами, CLR работает со сборками. Сборка позволяет решать вопросы безопасности, так как содержит описание требуемых ей ресурсов и права доступа к элементам сборки. Каждая сборка содержит манифест, включающий полное описание сборки, ее элементов, требуемые ресурсы, ссылки на другие сборки, исполняемые файлы. Благодаря этому описанию CLR не требуется никакой дополнительной информации для развертывания сборки, трансляции промежуточного кода и его выполнения. Манифест идентифицирует сборку, специфицирует файлы, требуемые для реализации сборки, специфицирует типы и ресурсы, составляющие сборку, задает зависимости, необходимые в период компиляции для связи с другими сборками, специфицирует множество разрешений, необходимых, чтобы сборка могла выполняться на данном компьютере.

Решение (Solution)

Каждый проект, создаваемый в Visual Studio 2008, помещается в некоторую оболочку, называемую Решением - Solution. Решение может содержать несколько проектов, как правило, связанных общей темой. Например, все проекты, рассматриваемые в одной лекции курса, я мог бы поместить в одно Решение. В наших примерах зачастую Решение будет содержать три проекта: DLL с классами, определяющими содержательную сторону приложения, и два интерфейсных проекта - консольный и Windows.

Когда создается новый проект, он может быть помещен в уже существующее Решение или может быть создано новое Решение, содержащее проект.

Решения позволяют придать структуру множеству проектов, что особенно полезно, когда проектов много.