Kompaktkurs C# 7 (eBook)

Hanspeter Mössenböck ist Professor für Informatik an der Universität Linz und Leiter des Instituts für Systemsoftware. Er beschäf-tigt sich vor allem mit Programmiersprachen, Compilern und Systemsoftware. Als ehemaliger Mitarbeiter von Prof. Niklaus Wirth an der ETH Zürich war er Mitglied des Oberon-Teams, in dem ein Pascal-Nachfolger samt innovativem Betriebssystem entwickelt wurde. Ferner ist er Autor des Compiler-Generators Coco/R, der heute weltweit als Public-Domain-Software eingesetzt wird. Neben einem Forschungsaufenthalt bei Sun Microsystems in Kalifornien hatte er Gastprofessuren in Oxford und Budapest inne. Er ist Verfasser der Bücher "Sprechen Sie Java?" und "Objektorientierte Programmierung in Oberon-2" sowie Mitverfasser der Bücher "Die .NET-Technologie" und "Ein Compiler-Generator für Mikrocomputer".

Geleitwort 5
Vorwort 7
Inhalt 7
Zielpublikum 8
Inhalt 9
1 C# und das .NET-Framework 15
1.1 Ähnlichkeiten zwischen C# und Java 15
1.2 Unterschiede zwischen C# und Java 17
1.3 Das .NET-Framework 18
Abb. 1–1 Grobarchitektur des .NET-Frameworks 19
Common Language Runtime 19
Abb. 1–2 Quellcode, CIL-Code und Maschinencode 20
Assemblies 20
Abb. 1–3 Vom Compiler erzeugtes Assembly Prog.exe 21
ADO.NET 22
ASP.NET 22
Web-Services 23
1.4 Übungsaufgaben 24
2 Erste Schritte 25
2.1 Hello World 25
2.2 Gliederung von Programmen 26
Abb. 2–1 Gliederung von Programmen 26
Programme aus mehreren Dateien 26
2.3 Symbole 27
2.4 Übungsaufgaben 30
3 Typen 31
Abb. 3–1 Typenhierarchie 31
Tabelle 3–1 Werttypen und Referenztypen 32
3.1 Einfache Typen 32
Tabelle 3–2 Einfache Typen 32
Abb. 3–2 Kompatibilitätsbeziehung zwischen einfachen Typen 33
3.2 Enumerationen 33
3.3 Arrays 34
Abb. 3–3 Ausgefranste und rechteckige mehrdimensionale Arrays 35
3.4 Strings 37
Tabelle 3–3 Stringoperationen (Auszug) 38
3.5 Structs 38
3.6 Klassen 39
Tabelle 3–4 Klassen versus Structs 40
3.7 object 40
3.8 Boxing und Unboxing 41
Abb. 3–4 Boxing eines int-Werts 41
3.9 Übungsaufgaben 42
4 Ausdrücke 45
Tabelle 4–1 Operatoren nach Priorität geordnet 45
4.1 Arithmetische Ausdrücke 45
4.2 Vergleichsausdrücke 46
4.3 Boolesche Ausdrücke 47
4.4 Bit-Ausdrücke 47
4.5 Shift-Ausdrücke 47
4.6 Überlaufprüfung 48
4.7 typeof 48
4.8 sizeof 49
4.9 Übungsaufgaben 49
5 Deklarationen 51
5.1 Deklarationen in Namensräumen 52
5.2 Deklarationen in Klassen, Structs und Interfaces 53
5.3 Deklarationen in Enumerationstypen 54
5.4 Deklarationen in Blöcken 54
5.5 Übungsaufgaben 56
6 Anweisungen 57
6.1 Leeranweisung 57
6.2 Zuweisung 57
6.3 Methodenaufruf 58
6.4 if-Anweisung 58
6.5 switch-Anweisung 59
6.6 while-Anweisung 60
6.7 do-while-Anweisung 60
6.8 for-Anweisung 60
6.9 foreach-Anweisung 61
6.10 break- und continue-Anweisungen 62
6.11 goto-Anweisung 62
Abb. 6–1 Endlicher Automat 63
6.12 return-Anweisung 63
6.13 Übungsaufgaben 64
7 Ein-/Ausgabe 65
7.1 Ausgabe auf den Bildschirm 65
7.2 Formatierte Ausgabe 65
Platzhalter-Syntax 66
Tabelle 7–1 Die wichtigsten Formatierungscodes 67
Stringformatierung 67
Vereinfachte Platzhalter in Formatstrings 68
7.3 Ausgabe auf eine Datei 68
7.4 Eingabe von der Tastatur 69
7.5 Eingabe von einer Datei 69
7.6 Lesen der Kommandozeilenparameter 70
7.7 Übungsaufgaben 71
8 Klassen und Structs 73
8.1 Sichtbarkeitsattribute 74
8.2 Felder 76
Statische Felder 76
Abb. 8–1 Statische und nicht statische Felder 77
8.3 Methoden 77
Statische Methoden 78
Parameter 78
Variable Anzahl von Parametern 80
Überladen von Methoden 81
Optionale Parameter 82
Benannte Parameter 83
8.4 Konstruktoren 84
Konstruktoren in Klassen 84
Konstruktoren in Structs 85
Statische Konstruktoren 86
8.5 Destruktoren 86
8.6 Properties 87
8.7 Indexer 90
8.8 Überladene Operatoren 92
Tabelle 8–1 Überladbare Operatoren 93
Konversionsoperatoren 94
8.9 Kurzform für Methoden 95
8.10 Geschachtelte Typen 96
8.11 Partielle Typen 97
8.12 Partielle Methoden 98
8.13 Statische Klassen 99
8.14 Unterschiede zu Java 99
8.15 Übungsaufgaben 100
9 Vererbung 103
9.1 Deklaration von Unterklassen 103
9.2 Kompatibilität zwischen Klassen 105
Tabelle 9–1 Statischer und dynamischer Typ einer Variablen 105
9.3 Überschreiben und Verdecken von Elementen 106
9.4 Dynamische Bindung 109
Dynamische Bindung und Verdecken von Methoden 110
Das Problem der zerbrechlichen Basisklassen 110
9.5 Konstruktoren in Ober- und Unterklasse 112
Tabelle 9–2 Impliziter Aufruf des parameterlosen Konstruktors der Basisklasse 112
9.6 Abstrakte Klassen 113
Abstrakte Properties und Indexer 113
9.7 Versiegelte Klassen 114
9.8 Die Klasse Object 115
9.9 Übungsaufgaben 117
10 Interfaces 119
10.1 Deklaration und Verwendung von Interfaces 119
Abb. 10–1 Arbeiten mit einem Objekt versus Arbeiten mit einer Interfacevariablen 120
10.2 Operationen auf Interfaces 121
10.3 Erweiterung von Interfaces 122
Abb. 10–2 Abhängigkeiten zwischen ISimpleReader, IReader, Terminal und File 122
10.4 Namenskonflikte 123
10.5 Interface IDisposable 124
using-Anweisung 125
10.6 Übungsaufgaben 125
11 Delegates und Events 127
11.1 Einfache Delegates 127
11.2 Multicast-Delegates 128
11.3 Erzeugen von Delegate-Werten 128
Vereinfachte Delegate-Zuweisung 129
11.4 Ereignisse (Events) 130
11.5 Anonyme Methoden 131
11.6 Übungsaufgaben 133
12 Ausnahmen 135
12.1 try-Anweisung 135
12.2 Ausnahmeklassen 137
Abb. 12–1 Auszug aus der Hierarchie der Ausnahmeklassen 138
12.3 Auslösen von Ausnahmen 138
Abb. 12–2 Suche nach einer passenden catch-Klausel 139
12.4 Ausnahmen in aufgerufenen Methoden 140
12.5 Ausnahmen in Multicast-Delegates 140
Abb. 12–3 Suche nach einer catch-Klausel in Zusammenhang mit Delegates 140
12.6 Übungsaufgaben 141
13 Namensräume und Assemblies 143
13.1 Namensräume 143
C#-Namensräume versus Java-Pakete 144
Abb. 13–1 Pakete werden in Java auf Verzeichnisse abgebildet, Namensräume in C# nicht 145
13.2 Assemblies 146
13.2.1 Assemblies und Module 146
Abb. 13–2 Assembly A.exe, bestehend aus drei Modulen 147
13.2.2 Versionierung von Assemblies 147
Private und öffentliche Assemblies 147
Starke Namen 148
Versionsnummer 148
Abb. 13–3 A.exe merkt sich die Versionsnummer von Lib.dll 149
Signierte Assemblies 149
Abb. 13–4 Signieren eines Assemblies 150
Abb. 13–5 Überprüfung der Unterschrift eines Assemblies 150
13.2.3 Assemblies versus Namensräume 150
Abb. 13–6 Ein Assembly, bestehend aus den Klassen A.C2 und B.C3 sowie aus einem Icon 151
13.3 Übungsaufgaben 151
14 Generische Bausteine 153
14.1 Generische Typen 154
14.2 Constraints 155
Konstruktor-Constraints 156
14.3 Vererbung bei generischen Typen 156
Zuweisungskompatibilität zwischen generischen Typen 157
Überschreiben von Methoden 158
Laufzeittypprüfungen 158
14.4 Generische Methoden 158
14.5 Generische Delegates 159
14.6 Nullwerte 161
14.7 Ko- und Kontravarianz bei generischen Typen 161
Typsichere Kovarianz 162
Abb. 14–1 Kovarianz bei generischen Typen 163
Typsichere Kontravarianz 163
Abb. 14–2 Kontravarianz bei generischen Typen 164
Beispiel 164
Abb. 14–3 Beispiel-Klassenhierarchie 164
14.8 Was geschieht hinter den Kulissen? 165
14.9 Unterschiede zu Java 165
14.10 Übungsaufgaben 166
15 Threads 169
15.1 Die Klasse Thread 169
Beispiel 171
15.2 Zustände eines Threads 172
Abb. 15–1 Zustandsübergangsdiagramm eines Threads 172
15.3 Abbrechen eines Threads 173
15.4 Thread-Synchronisation 174
Abb. 15–2 Zwei Threads führen gleichzeitig die Anweisung x = x + 1 aus
Die lock-Anweisung 174
Die Klasse Monitor 176
Wait und Pulse 176
Abb. 15–3 Systemverklemmung bei Verwendung von Pulse statt PulseAll 178
15.5 Übungsaufgaben 179
16 Iteratoren 181
16.1 Allgemeine Iteratoren 181
yield-Anweisung 183
16.2 Spezifische Iteratoren 183
Übersetzung spezifischer Iteratoren 185
16.3 Übungsaufgaben 186
17 Attribute 187
17.1 Schreibweise von Attributen 187
17.2 Parameter von Attributen 188
17.3 Attribute für spezifische Programmelemente 189
17.4 Attribut Serializable 190
Abb. 17–1 Ursprüngliche Liste und neue Liste nach Serialisierung und Deserialisierung 191
17.5 Attribut Conditional 192
17.6 Attribut DllImport 193
Abb. 17–2 Ein von einer Native-Funktion erzeugtes Fenster 193
17.7 Deklaration eigener Attribute 194
17.8 Übungsaufgaben 195
18 Dokumentationskommentare 197
18.1 XML-Elemente 197
Beispiel 198
18.2 Erzeugte XML-Datei 199
18.3 Übungsaufgaben 200
19 Auszug aus der .NET-Klassenbibliothek 201
Tabelle 19–1 Auszug der Namensräume und Typen der .NET-Bibliothek 202
19.1 Hilfsklassen 202
StringBuilder 202
Math 203
Random 204
Convert 204
19.2 Collections 205
Abb. 19–1 Auszug der wichtigsten Collection-Typen 205
Array 206
ArrayList 206
Hashtable 208
ListDictionary 209
SortedList 209
Stack 210
Queue 210
BitArray 211
Iterieren über Collections 212
Generische Collection-Typen 213
19.3 Ein-/Ausgabe 214
Datenströme 214
Abb. 19–2 Hierarchie der Stream-Klassen 215
Reader 216
Abb. 19–3 Reader-Klassen (Auszug) 216
Writer 217
Abb. 19–4 Writer-Klassen (Auszug) 217
File und FileInfo 218
Abb. 19–5 Auszug aus den Klassen File und FileInfo 218
Directory und DirectoryInfo 218
Abb. 19–6 Auszug aus den Klassen Directory und DirectoryInfo 219
19.4 Reflection 220
Type 220
Assembly 222
19.5 Übungsaufgaben 224
20 LINQ 227
20.1 Motivation 227
20.2 Lambda-Ausdrücke 228
Lambda-Ausdrücke als Parameter 229
Lambda-Ausdrücke als Prädikate 230
Lambda-Ausdrücke mit mehreren Parametern 230
Lambda-Ausdrücke mit Anweisungsblöcken 231
Beispiele 232
20.3 Erweiterungsmethoden 232
20.4 Objektinitialisierer 234
Initialisierer für Collections 235
20.5 Anonyme Typen 236
Schlüsselwort var 237
20.6 Query-Ausdrücke 238
Query-Syntax 239
Laufvariablen 240
Gruppierung 241
Joins 242
Gruppen-Joins 244
let 244
20.7 LINQ und XML 245
XElement und XAttribute 245
Erzeugen von XML-Daten aus einer Wertefolge 246
Erzeugen einer Wertefolge aus XML-Daten 246
20.8 Übungsaufgaben 247
21 Asynchrone Methoden und Parallelität 249
21.1 Asynchronität 249
Abb. 21–1 Synchrone und asynchrone Methodenaufrufe 249
21.2 Tasks 250
21.3 Asynchrone Methoden 252
Abb. 21–2 Ablauf von DoAsync() Task ist bereits vor der await-Anweisung fertig
Abb. 21–3 Ablauf von DoAsync() Task ist erst nach der await-Anweisung fertig
Umwandlung von synchronen in asynchrone Methoden 254
Einschränkungen und Hinweise 255
Asynchronität in Schleifen 256
Abb. 21–4 Asynchrone Operation in einer Schleife 256
Weiteres Beispiel 257
Abb. 21–5 Verzahnter Steuerfluss beim Aufruf von DoAsync(), GetAsync() und ReadAsync() 258
21.4 Explizite Parallelität 258
21.5 Übungsaufgaben 260
22 Tupel 261
22.1 Tupel-Typen 261
22.2 Zuweisungen 262
22.3 Anwendungen 263
Funktionen mit mehreren Rückgabewerten 263
Tupel-Typen als Typparameter 264
Tupel-Typen als Projektionen 264
22.4 Zerlegung von Tupeln 265
Zerlegung unter Weglassung einzelner Elemente 266
22.5 Dekonstruktoren für Klassen und Structs 266
22.6 Übungsaufgaben 267
23 Pattern Matching 269
Pattern Matching in switch-Anweisungen 270
24 Interoperabilität mit COM 273
24.1 COM-Objekte von .NET aus ansprechen 274
Erzeugen eines Assemblies (tlbimp) 274
Abb. 24–1 Ansicht von MyLibNET.dll in ildasm 275
Registrieren der COM-Objekte (regsvr32) 275
Benutzung des Assemblies 276
Spät gebundener Methodenaufruf 276
24.2 .NET-Assemblies von COM aus ansprechen 277
Früh gebundener Methodenaufruf 277
Spät gebundener Methodenaufruf 279
24.3 Übungsaufgaben 279
Abb. 24–2 Beispiele für Figuren unter Microsoft Agent 279
25 Dynamisch getypte Variablen 281
25.1 Typ dynamic 281
Abb. 25–1 Alle Typen sind mit dynamic kompatibel 281
25.2 Operationen auf dynamic-Variablen 283
Implementierung der dynamischen Methodensuche 284
26 Diverses 285
26.1 Null-fähige Werttypen 285
Rechnen mit null-fähigen Typen 287
Konversion zwischen null-fähigen Typen und Originaltypen 287
26.2 Bedingter Zugriff über Referenzen 288
Bedingter Aufruf von Delegates 289
26.3 using static 289
26.4 Geschachtelte Methoden 290
26.5 Rückgabe von Funktionswerten by reference 291
27 Fallstudien 293
27.1 Anwendungen mit grafischer Benutzeroberfläche 293
Tabelle 27–1 Einige der in Windows Forms benötigten Typen 293
Spezifikation eines Dateivergleichsprogramms 294
Abb. 27–1 Benutzeroberfläche des Dateivergleichswerkzeugs 294
Erstellen der Benutzeroberfläche mit Visual Studio .NET 295
Abb. 27–2 Anlegen eines neuen Projekts 295
Abb. 27–3 Entwurfsfläche mit Toolbox-Palette und Property-Fenster 296
Tabelle 27–2 Properties der GUI-Elemente des Dateivergleichsprogramms 297
Erzeugter Code 298
27.2 Ein Web-Service für Börsenkurse 302
Abb. 27–4 Eine Applikation holt sich Informationen von verschiedenen Web-Services 303
Spezifikation eines Web-Services für Börsenkurse 303
Serverseitige Implementierung 303
Abb. 27–5 Von .NET generierte Seite zum Testen des Web-Services 305
Clientseitige Implementierung 306
Abb. 27–6 Aufruf der Web-Service-Methode GetQuote 307
27.3 Dynamische Webseiten mit ASP.NET 307
Abb. 27–7 Benutzeroberfläche einer Webseite zur Abfrage von Börsenkursen 308
Layout der Webseite 308
Hintergrundcode 310
Einbinden weiterer Klassen 311
Benutzung der Webseite 312
Interaktive Erstellung von Webseiten 312
Weitere Möglichkeiten von ASP.NET 312
27.4 Übungsaufgaben 313
A Anhang 315
A.1 Compileroptionen 315
Optionen zur Bestimmung der erzeugten Ausgabe 315
Optionen zum Einbinden von Bibliotheken 316
Weitere Optionen (Auswahl) 316
Beispiele 317
Tabelle A–1 Beispiele für den Aufruf des C#-Compilers 317
A.2 Werkzeuge unter .NET 318
A.2.1 ildasm 318
Abb. A–1 Ansicht eines Assemblies Primes.exe in ildasm 318
Abb. A–2 Links: Manifest von Primes.exe rechts: CIL-Code der Methode PrintPrimes
A.2.2 Globaler Assembly-Cache 319
Signieren von Assemblies 319
Verzögertes Signieren von Assemblies 320
Verwaltung des globalen Assembly-Cache 321
Abb. A–3 Globaler Assembly-Cache 321
A.3 Grammatik von C# 322
Tabelle A–2 Metazeichen in Grammatikregeln 322
Zeichenmengen 322
Namen und Konstanten 323
Deklarationen 323
Typen 325
Anweisungen 326
Ausdrücke 327
A.4 Unicode und ASCII 329
Tabelle A–3 Der ASCII-Zeichensatz (entspricht den ersten 128 Zeichen von Unicode) 329
Literatur 331
Index 333