آشنایی با #C قسمت 3

اشکالات

پلتفرم

منبع چارچوب دات‌نت مایکروسافت برای اجرا فقط ویندوز است. پیاده‌سازی‌های دیگری برای اجرای برنامه‌های #C در ویندوز، لینوکس،BSD یا Mac OS X وجود دارند اما هنوز کامل نیستند: Mono و DotGNU در نوامبر سال ۲۰۰۲ توسط مایکروسافت (نسخه ۱٫۰) برای پیاده‌سازی CLI برای کار در Free BSD و Mac OS X ۱۰٫۲ ارائه شد، اما نسخه‌های بعدی آن‌ها فقط قابل اجرا بر رویویندوز بود.

پیشرفت در آینده

نسخه بعدی این زبان، سی شارپ ۴ است که از اکتبر سال ۲۰۰۸ در حال ساخته شدن است. مایکروسافت لیستی از ویژگی‌های جدید سی شارپ ۴ را در کنفرانس توسعه دهندگان حرفه‌ای اعلام کرده‌است. تمرکز اصلی در ورژن بعدی روی قابلیت هماهنگی فریم ورک‌ها و نوع زبان‌هایی است که کامال پویا یا قیمتی پویا هستند، مانند dynamic language runtime و COM. ویژگی‌های زیر تاکنون اعلام شده‌اند:

پارامترهای نوع generic از نوع Covariant و contravariant

پارامترهای واسط‌های generic و deletageها می‌توانند با استفاده از کلمات out و in از دو نوع Covariant و contravariant باشند. این تعیین نوع‌ها بعداً برای تبدیل انواع به یکدیگر، چه از نوع صریح یا مجازی و چه از نوع compile-time یا run-time به کار می‌رود. به عنوان مثال، واسط IEnumerable<T> در زیر دوباره تعریف شده‌است:

interface IEnumerable < out T >
{
  IEnumerator < T > GetEnumerator();
}

بنابراین، هر کلاس مشتق شده‌ای که از IEnumerable<Derived> استفاه کرده باشد، با تمام کلاس‌های پایه که IEnumerable<Base> را دارند سازگار است. به عنوان تمرین، کد زیر نوشته شده‌است:

void PrintAll(IEnumerable < object > objects)
{
  foreach (object o in objects)
  {
    Console.WriteLine(o);
  }
}

IEnumerable < string > strings = new List < string > ();
PrintAll(strings);// IEnumerable<string> is implicitly converted to IEnumerable < object >

برای contravariance، رابط IComparer < T > به صورت زیر دوباره تعریف شده‌است:

 public interface IComparer < in T >
{
    int Compare(T x, T y);
}

بنابراین، هر کلاسی که IComparer < Base > را برای یک کلاس پایه بیان می‌کند، با IComparer < Derived > در تمام واسط‌ها و کلاس‌هایی که از آن کلاس پایه مشتق شده‌اند، سازگار است. این امر نوشتن کد زیر را میسر می‌سازد:

IComparer < object > objectComparer = GetComparer();
IComparer < string > stringComparer = objectComparer;IComparer < object > objectComparer = GetComparer();
IComparer < string > stringComparer = objectComparer;

جستجوی عضو پویا

در سامانه انواع داده‌های #C یک نوع جدید با نام شبه-نوع معرفی شده‌است که مانند System.Object رفتار می‌کند، ولی در ادامه، هر دسترسی به اعضا یا برنامه‌هایی که از این نوع استفاده می‌کنند، بدون چک شدن نوع داده‌هایشان اجازه کار دارند و تجزیه آن‌ها تا زمان اجرا به تعویق می‌افتد. به عنوان مثال:

// Returns the value of Length property or field of any object
  int GetLength(dynamic obj)
  {
    return obj.Length;
  }

  GetLength("Hello, world");// a string has a Length property,
  GetLength(new int[] { 1, 2, 3 });// and so does an array,
  GetLength(42);// but not an integer - an exception will be thrown here at run-time

صدا زده شدن‌های متد پویا، مانند پارامترهای صریح یا مجازی با مقدار نوع dynamic راه‌اندازی می‌شوند. به عنوان مثال:

 void Print(dynamic obj)
  {
     Console.WriteLine(obj);// which overload of WriteLine() to call is decided at run-time
  }

  Print(123);// ends up calling WriteLine(int)
  Print("abc");// ends up calling WriteLine(string)

جستجوی پویا تحت سه مکانیزم مشخص اجرا می‌شود: COM IDispatch برای اشیاء COM، رابط IDynamicObject DLR برای اشیاء دارای این واسط و Reflection برای بقیه اشیا؛ بنابراین هر کلاس #C می‌تواند صدا زده شدن‌های پویای خود را با اجرای IDynamicObject در نمونه‌های خود جدا کند. در مورد متدهای پویا و مشخص‌کننده صدا زدن‌ها، تجزیه و تحلیل اضافه بار مطابق انواع اصلی که به عنوان آرگومان‌ها هستند، در زمان اجرا اتفاق می‌افتد، در غیر این صورت بر اساس قوانین تجزیه و تحلیل اضافه بار #C عمل خواهد شد. به علاوه، در مواردی که در صدا زدن پویا، گیرنده خودش پویا نیست، تجزیه و اضافه بار زمان اجرا تنها به متدهایی که در زمان کامپایل به صورت گیرنده ظاهر شده‌اند، رسیدگی می‌کند. به عنوان مثال:

class Base
{
  void Foo(double x);
}

class Derived: Base
{
  void Foo(int x);
}

dynamic x = 123;
Base b = new Derived();
b.Foo(x);// picks Base.Foo(double) because b is of type Base, and Derived.Foo(int) is not exposed
dynamic b1 = b;
b1.Foo(x);// picks Derived.Foo(int)

هر مقداری که توسط دستیابی به عضو پویا برگردانده شده باشد، خودش از نوع پویا است. مقادیر نوع پویا به سایر نوع‌ها و از سایر نوع عا قابل تبدیل هستند. در نمونه کد بالا، این امر به تابع GetLength اجازه با مقدار بازگردانده شده از Length بدون هیچ صریحی به عنوان integer استفاده کند. در زمان اجرا، مقدار واقعی به نوع خواسته شده تبدیل می‌شود.

کلمه کلیدی اختیاری ref

در حال حاضر کلمه کلیدی ref برای متدهای صدا زننده اختیاری است. کد زیر را در نظر بگیرید:

void Increment(ref int x)
{
  ++x;
}

int x = 0;
Increment(ref x);

به صورت زیر هم می‌تواند نوشته شود:

void Increment(ref int x)
{
  ++x;
}

int x = 0;
Increment(x);

آرگومان‌های نام‌گذاری شده و پارامترهای اختیاری

در سی شارپ ۴ پارامترهای اختیاری ای با مقادیر پیش‌فرض موجود در ++C معرفی می‌شوند. به عنوان مثال:

void Increment(ref int x, int dx = 1)
{
  x += dx;
}

int x = 0;
Increment(ref x);// dx takes the default value of 1
Increment(x, 2);// dx takes the value 2

به علاوه، برای کامل کردن پارامترهای اختیاری، می‌توانید صریحاً نام پارامترها را در صدازدن‌های متدها تعیین کنید. این کار به شما اجازه تصویب کردن انتخابی برای هر زیر مجموعه اختیاری از پارامترهای متد را می‌دهد. تنها محدودیت موجود این است که پارامترهای نام دار باید بعد از پارامترهای بدون نام بیایند. نام پارامترها می‌توانند برای هر دو نوع پارامترهای اختیاری و ضروری تعیین شوند و می‌توانند برای بهبود خوانایی و فراخوانی دوباره آرگومان‌ها مفید باشند. به عنوان مثال:

Stream OpenFile(string name, FileMode mode = FileMode.Open, FileAccess access = FileAccess.Read) { ... }

OpenFile("file.txt");// use default values for both "mode" and "access"
OpenFile("file.txt", mode: FileMode.Create);// use default value for "access"
OpenFile("file.txt", access: FileAccess.Read);// use default value for "mode"
OpenFile(name: "file.txt", access: FileAccess.Read, mode: FileMode.Create);// name all parameters for extra readability, and use order different from method declaration

پارامترهای اختیاری inter-operating را با COMراحت تر می‌کنند. در گذشته، #C مجبور بود تمام پارامترهای متد سازنده COM را پشت سر بگذارد، حتی آنهایی را که اختیاری بودند؛ به عنوان مثال:

object fileName = "Test.docx";
object missing = System.Reflection.Missing.Value;

doc.SaveAs(ref fileName,
    ref missing, ref missing, ref missing,
    ref missing, ref missing, ref missing,
    ref missing, ref missing, ref missing,
    ref missing, ref missing, ref missing,
    ref missing, ref missing, ref missing);

با پشتیبانی از پارامترهای اختیاری، کد بالا می‌تواند به صورت زیر خلاصه بشود:

doc.SaveAs("Test.docx");

کتابخانه‌ها

جزئیات مشخصات سی شارپ، حداقل تعداد نوع‌ها و کتابخانه‌های کلاس است که کامپایلر نیاز به وجود آن‌ها دارد. عملاً، اغلب سی شارپ توسط بیشترین استفاده از CLI را می‌کند، که استاندارد شده ECMA-۳۳۵ است.

مثال Hello world

در زیر یک مثال ساده از برنامه سی شارپ آمده‌است، نسخه‌ای از مثال کلاسیک Hello World:

class ConsoleApp1
{
    static void Main()
    {
        // a first program in C#.net
        System.Console.Write("Hello, World!");
    }
}

نتیجه، چاپ شدن متن زیر در خروجی است:

Hello, world!

هر خط هدفی دارد:

class ExampleClass

در بالا، تعریف کلاس آمده‌است. هر چیزی که در بین در علامت پرانتز باشد،ExampleClass را توصیف می‌کند:

static void Main()

این یک تابع عضو کلاس را در زمان شروع اجرای برنامه اعلان می‌کند. دات نت در زمان اجرا، تابع Main را صدا می‌زند (نکته: Main ممکن است از هر جای دیگری نیز صدا زده شود، مثلاً توسط تابع ExampleClass و با کد ()Main). کلمه کلیدی static تابع را بدون داشتن نمونه‌ای از ExampleClass قابل دسترس می‌کند. هر تابع Main در هر کنسولی باید به صورت static تعریف شود. در غیر این صورت برنامه به یک نمونه نیاز خواهد داشت و هر نمونه به یک برنامه نیاز دارد. برای اجتناب از این وابستگی دایره‌ای تجزیه ناپذیر، کامپایلرهای سی شارپ در صورت Static نبودن تابع Main، یک خطا اعلام می‌کنند. کلمه کلیدی void نشان دهنده این است که تابع Main هیچ مقداری را برنمی‌گرداند.

Console.WriteLine("Hello, world!");

خط بالا، خروجی را می‌نویسد. در فضای اسم System, Console یک کلاس استاتیک است که یک میانجی بین ورودی، خروجی و خطای کنسول می‌باشد. برنامه‌ای که متدWriteLine را از کنسول صدا می‌زند، خروجی رشته «Hello, world!» را در خروجی نمایش می‌دهد.

استانداردسازی

در آگوست سال ۲۰۰۰، شرکت مایکروسافت، و Hewlett-Packard و شرکت اینتل به عنوان پشتیبان مشخصات سی شارپ را مانند CLI به سازمان استانداردسازی ECMA ارائه کردند. در دسامبر سال ۲۰۰۱، این سازمان، ECMA-۳۳۴ را با عنوان مشخصات زبان #C منتشر کرد. سی شارپ در سال ۲۰۰۳ به عنوان یک استاندارد ISO به ثبت رسید(ISO/IEC ۲۳۲۷۰). در سال ۲۰۰۲، ECMA دومین ویرایش از خصوصیات زبان سی شارپ را پذیرفت.

در ژوئن سال ۲۰۰۵، ECMA سومین ویرایش را با اضافه کردن مواردی همچون کلاس‌های partial، متدهای ناشناس، انواع nullable و Genericها منتشر کرد. در ژوئیه ۲۰۰۵، ECMA استانداردها و TRها را همراه با پردازش Fast-Track اخیر به ISO/IEC JTC پیشنهاد کرد. این روند معمولاً ۶ تا ۹ ماه زمان می‌برد. آخرین ویرایش این زبان در ۱۵ آگوست سال ۲۰۱۲ در قالب Framework ۴٫۵ارائه گردید

کارایی

با توجه به توابع موجود در چارچوب دات‌نت امکان استفاده از این توابع وجود دارد که می‌توان گفت برای هر کاری شرکت مایکروسافت تابعی پیش‌بینی کرده؛ که این امکان را ایجاد می‌کند که به فایل اصلی پروژه هیچ فایل کتابخانی را اضافه نکنید (هم به صورت دستی یا خود کامپایلر). این موضوع خود باعث ایجاد فایل‌های خروجی با حجم بسیار کم می‌شود. این موضوع در بسیاری از موارد بسیار اهمیت دارد. برنامه‌های سی شارپ، همچون تمام برنامه‌های نوشته شده در چارچوب دات‌نت و سایر محیط‌های ماشینی مجازی مانند جاوا، نیازمند منابع سامانه و حافظه بیشتری نسبت به برنامه‌های نوشته شده با سایر زبان‌ها مانند سی پلاس پلاس است و هم چنین سرعت کمتری نیز دارد. هر چند تعریف زبان سی شارپ و CLI تحت استانداردهای ISO و ECMA استاندارد شده‌اند،CLI تنها قسمتی از Base Class Library (BCL) مایکروسافت می‌باشد که شامل کلاس‌های غیر استاندارد استفاده شده در برنامه‌های #C نیز می‌شود. از این گذشته، بعضی از قسمت‌های BCL تحت حق امتیاز مایکروسافت هستند که ممکن است پیاده‌سازی کامل framework را مختل کند، زیرا تنها بخش‌های استاندارد دارای حق محافظت RAND در برابر مدعیان را دارند.

پیاده‌سازی‌ها

متداول‌ترین کامپایلر سی شارپ، Microsoft Visual C# می‌باشد.

کامپایلرهای سی شارپ

• پروژه Microsoft Rotor (در حال حاضر به عنوان Shared Source Common Language Infrastructure شناخته می‌شود) (ثبت شده فقط برای استفاده آموزشی و تحقیقی) یک پیاده‌سازی منبع اشتراکی از CLR Runtime را فراهم می‌آورد و یک کامپایلر سی شارپ، و یک زیرمجموعه از کتابخانه]] CLI Framework مورد نیاز.
• پروژه Mono یک اوپن سورس از کامپایلر سی شارپ است، یک پیاده‌سازی اوپن سورس کامل از CLI شامل کتابخانه‌های Framework مورد نیاز که در ECMA ظاهر شده‌اند، و یک پیاده‌سازی کامل نزدیک به بقیه کتابخانه‌های اختصاصی کلاس چارچوب دات‌نت مایکروسافت.
• پروژه DotGNU نیز یک اوپن سورس از کامپایلر سی شارپ است، که پیاده‌سازی آن بسیار نزدیک به Common Language Infrastructure می‌باشد و کتابخانه‌های framework مورد نیاز موجود در ECMA و زیر مجموعه‌ای از کلاس‌های کتابخانه‌ای شخصی مایکروسافت در دات نت و دات نت ۲ را دربردارد.

کاملاً شبیه به پروژه Mono.

نام زبان

اسم سی شارپ از علامت موسیقی شارپ گرفته شده‌است که در موسیقی بیان گر این است که متن نوشته شده باید نیم قدم از خط بالاتر باشد. مطابق با ECMA-۳۳۴، بخش ۶، مخفف‌ها و اختصارها، نام زبان به صورت «#C» نوشته می‌شود(«کلمه لاتین C (U+۰۰۴۳) به همراه علامت عددی #(U+۰۰۲۳)») که به صورت «سی شارپ» تلفظ می‌شود. علامت «#» نباید با علامت شارپدر موسیقی(♯، U+266F) که در یک صفحه کلید استاندارد وجود ندارد اشتباه گرفته شود. پسوند شارپ، توسط بسیاری دیگر از زبان‌های دات نت مانند #J، #A و #F نیز به کار رفته‌است. پیاده‌سازی اولیه از زبان ایفل تحت دات نت نیز #Eiffel نام داشت که الان زبان ایفل را به‌طور کامل پشتیبانی می‌کند. هم چنین این پسوند بعضی وقت‌ها در کتابخانه‌ها نیز به کار می‌رود، مانند #Gtk، #Cocoa و#Qt.

کلمات اختصاری به کار رفته در این متن

منبع

آشنایی با #C قسمت 1
آشنایی با #C قسمت 2
آشنایی با #C قسمت 3