زبان سی شارپویژگی‌های جدید در سی شارپ ۳٫۰

این ورژن در تاریخ ۱۹ نوامبر سال ۲۰۰۷ به عنوان بخشی از چارچوب دات‌نت ۳٫۵ عرضه شد؛ که شامل ویژگی‌های جدید الهام شده از زبان‌های برنامه‌نویسی اصلی (Functional) مانند Haskell و ML، و الگوی LINQ برای CLR است. در حال حاضر توسط هیچ موسسه استانداردسازی تأیید نشده‌است.

معرفی لینک

لینک (به انگلیسی: Language Integrated Query)(مخفف انگلیسی: LINQ) یک زبان پرس و جوی قابل انعطاف و همه منظوره برای بسیاری از انواع منبع داده‌ها است (مثل انتخاب اشیاء شناور، سندهای XML، بانک‌های اطلاعاتی و…) که در ویژگی‌های سی شارپ ۳ جمع شده‌اند. سینتکس زبان به زحمت از SQL گرفته شده‌است، برای مثال:

مقدار دهی به اشیاء

عبارت بالا می‌تواند به صورت زیر نوشته شود:

مقدار دهی Collection

عبارت بالا می‌تواند به صورت زیر نوشته شود:

فرض کنید که اجزای MyList و System.Collections.IEnumerable دارای متد عمومی Add هستند.

انواع داده‌ای بی نام

سی شارپ ۲٫۰ توابع بی نام را معرفی کرد. سی شارپ ۳٫۰ هم انواع بی نام را معرفی می‌کند. با استفاده از این ویژگی برنامه نویسان قادر خواهند بود به صورت Inline انواع دلخواه خود را ایجاد کنند. به نمونه زیر توجه کنید:

کد ارائه شده، یک نوع بی نام را تعریف می‌کند که از طریق متغیر ضمنی محلی به نام anonymousType در اختیار قرار می‌گیرد.

چرا Anonymous types؟ انواع بی نام بهترین گزینه برای تولید Entity Typeها می‌باشند. همان‌طور که گفته شد Entity Typeها فقط حاوی داده‌ها هستند؛ بنابراین به بهترین نحو می‌توان داده‌های دریافت شده از کاربر را در انواع بی نام بسته‌بندی کرد.

سی شارپ چیست ؟ قسمت دوم

نتیجه نوع متغیر محلی

کد بالا با کد زیر قابل تعویض می‌باشد:

این ویژگی تنها یک ntactic sugarراحت برای کوتاه‌تر بیان کردن متغیرهای محلی نمی‌باشد، بلکه برای تعریف متغیرهای بی نام لازم نیز است.

عبارات لامبدا

عبارات لامبدا یک راه کوتاه برای نوشتن مقادیر توابع بی نام کلاس اول را فراهم می‌کنند. دو مثال زیر را در نظر بگیرید:

در مثال‌های فوق، عبارات لامبدا صرفاً یک نوع سینتکس برای delegateهای بی نام با مقادیر دارای بازگشت هستند. هر چند با توجه به نوع متن استفاده می‌شوند، کامپایلر سی شارپ می‌تواند لامبداها را به ASTها نیز تبدیل کند تا بعداً در زمان اجرا نیز بتوانند پردازش شوند. در مثال فوق، اگر listOfFoo یک مجموعه ساده داخل حافظه نباشد، ولی یک پوشه در اطراف جدول بانک اطلاعاتی می‌باشد. این تکنیک می‌تواند برای بهینه کردن اجرا، برای ترجمه بدنه لامبدا به عبارت معادل آن در SQL استفاده شود. در هر یک از دو راه فوق، خود عبارت لامبدا دقیقاً شبیه کد به نظر می‌رسد، بنابراین روش استفاده در زمان اجرا، برای کاربر ناپیدا می‌باشد.

یکی از ویژگی‌هایی که سی شارپ ۲٫۰ ارائه کرد، توانایی تعریف توابع به صورت Inline بود که این ویژگی با عنوان توابع بی نام (anonymous methods) شناخته می‌شود. توابع بی نام در پاره‌ای مواقع بسیار مفیدند. اما نحو(syntax) به‌کارگیری آن‌ها دشوار می‌باشد. عبارات لامبدا ویژگی توابع بی نام را دارند اما با نحو ساده‌تری در سی شارپ ۳٫۰ معرفی شده‌اند. به نمونه زیر توجه کنید:

تعریف عبارات لامبدا از نحو (syntax) خاصی پیرو می‌کند. همان‌طور که در کد بالا مشاهده می‌کنید، پارامترهای تابع هم به صورت صریح و هم به صورت ضمنی قابل بیان‌اند. کلمه return به صورت ضمنی حذف شده‌است. تابع معادل عبارت لامبدای اول به صورت زیر است:

لیست پارامترها و بدنه عبارت لامبدا توسط => از هم جدا می‌شوند. در صورتی که تعریف عبارت لامبدا بیشتر از یک خط کد باشد می‌توان بدنه آن را با استفاده از {} نشان داد.

خواص خودکار

کامپایلر به‌طور خودکار یک متغیر نمونه خصوصی و قرار دهنده و قرار گیرنده مناسب تولید می‌کند، مانند:

توابع بسط داده شده

توابع بسط داده شده حالتی از سینتکس Suger هستند که امکان اضافه کردن متد جدید به کلاس موجود را بیرون از حوزه تعریف آن فراهم می‌کنند. در این مثال، تابع بسط داده شده یک تابع ایستا است که قابل فراخوانی توسط تابع مشابه می‌باشد. گیرنده فراخوانی مقید به اولین پارامتر تابع تحت عنوان this می‌باشد:

زبان سی شارپ کلمه کلیدی sealed را برای این منظور ارائه کرد که امکان ارث بری از یک کلاس را صلب کند. یعنی با اضافه شدن این کلمه کلیدی به ابتدای تعریف کلاس، امکان ارث بری از آن غیرممکن می‌شود. سی شارپ ۳٫۰ ویژگی جدیدی را در اختیار برنامه نویسان قرار می‌دهد به این صورت که می‌توان هر نوع کلاسی حتی کلاس‌های مهر شده با Sealed را با استفاده از Extension methodsبسط داد.

توابع جزئی

توابع جزئی به تولیدکننده‌های کد اجازه تولید اعلان توابع به صورت نقاط گسترش یافته‌ای که تنها شامل کدهای اصلی هستند را می‌دهد، در صورتی که یک نفر آن را در قسمتی از کلاسی دیگر اجرا کند.

متغیرهای ضمنی محلی

سی شارپ ۳٫۰ کلمه کلیدی جدید var را معرفی می‌کند که به کمک آن برنامه نویسان قادر خواهند بود متغیرهای محلی خود را بدون ذکر صریح نوع آن‌ها، تعریف کنند.

یکی از ویژگی‌های اصلی زبان سی شارپ،Strong Type بودن آن است. Strong Type بودن زبان به این معناست که با اعلان یک متغیر، نوع آن صریحاً باید توسط برنامه‌نویس مشخص شود. آیا اضافه شدن این ویژگی جدید، منافاتی با Strong Type بودن این زبان دارد؟ در پاسخ باید گفت که تعریف متغیرهای محلی به صورت ضمنی با استفاده از کلمه کلیدی var هیچ گونه منافاتی با Strong Type بودن سی شارپ ندارد. چون برنامه‌نویس می‌بایست نوع متغیر را به هنگام اعلان آن صریحاً مشخص کند. نوع متغیر پس از اولین اعلان تا اتمام حوزه تعریف آن تغییر نخواهد کرد و هر گونه تلاش برای تغییر نوع با خطا مواجه خواهد شد؛ بنابراین دو اعلان زیر نامعبر هستند:

استفاده از var تنها در تعریف متغیرهای محلی امکانپذیر است. در اعلان متغیرها به صورت سراسری، پارامترهای توابع و مقادیر بازگشتی نمی‌توان از var استفاده کرد. چرا var؟ این ویژگی آزادی عملی بیشتری برای کار با متغیرهای محلی در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد. سناریویی را در نظر بگیرید که یک تابع تحت شرایطی، مقادیر از انواع مختلف را برگرداند. در این صورت بدون درگیر شدن با casting و تبدیل نوع می‌توان با تعریف متغیر ضمنی محلی هر نوعی را که تابع برمی‌گرداند، در اختیار داشت.

سازنده‌های پیشرفته

ماهیت تمامی برنامه‌های امروزی به گونه‌ای‌ست که با حجم عظیمی از داده‌ها سرو کار دارند. برای مدیریت داده‌ها، نیاز به کلاس‌هایی‌ست که در مهندسی نرم‌افزار آن‌ها را Entity Types می‌نامیم. این کلاس‌ها به عنوان بسته‌هایی از داده‌ها محسوب می‌شوند. معضل فعلی موجود در رابطه با Entity Typeها تعدد سازنده‌های آن‌ها می‌باشد و ممکن است شما نیز با این مشکل برخورد کرده باشید. به این صورت که در سناریوهای مختلف، برنامه‌نویسان مجبور هستند سازنده یک کلاس را به چند شکل سربارگذاری کنند. سی شارپ ۳٫۰ راه چاره‌ای فوق‌العاده برای این مشکل ارائه می‌دهد. Object initializer حالت پیشرفته‌ای از سازنده می‌باشد.

این کلاس شامل سه متغیر بوده و برای هر متغیر خاصیتی تعریف شده‌است. اینک این سوالات مطرح می‌شوند: سازنده این کلاس را به چند شکل باید سربارگذاری کرد؟ سازنده‌ای که هر سه متغیر را مقداردهی کند؟ شاید در مواردی هر سه متغیر در دست نباشد در این صورت چه سازنده‌ای باید فراخوانی شود؟ سی شارپ ۳٫۰ راه حل زیر را ارائه می‌دهد. فرض کنید بخوانیم نمونه‌ای از کلاس Person را ایجاد کنیم. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، در سی شارپ ۳٫۰ به هنگام نمونه سازی، این امکان در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌گیرد که هر یک از خصیصه‌های موجود در کلاس را به دلخواه و بنا به نیاز مقدار دهی کند به صورت زیر:

عبارات جستجو (Query Expression)

تیم طراح سی شارپ ویژگی فوق‌العاده‌ای را به آن اضافه کرد که برنامه نویسان را قادر می‌سازد نحو (Syntax) زبان‌های پرس و جو مانند SQL و XQuery را با استفاده از این زبان پیاده‌سازی کنند. این ویژگی با نام اختصاری LINQ شناخته می‌شود و دارای انواع زیر است:

  • LINQ-to-Objects – talks to in-memory objects
  • LINQ-to-SQL – talks to SQL Server databases
  • LINQ-to-XML – talks to hierarchical data represented in XML
  • LINQ-to-DataSets – talks to DataSet objects and underlying DataTables with their relationships
  • LINQ-to-Entities – talks to “entities”, part of ADO.NET ۳٫۰

نمونه‌ای از کاربرد LINQ به صورت زیر است:

توضیح: در مثال بالا ابتدا یک آرایهٔ int با مقداردهی اولیه تعریف شده‌است. سپس با استفاده از دستورها) LINQ که جز کلمات کلیدی سی شارپ محسوب می‌شوند)، آرایه‌ای با اعضای بزرگتر از ۵ انتخاب و در متغیر ضمنی محلی selective_array ذخیره می‌شود. در نهایت اعضای selective_array به صورت ۷ و ۹ و ۱۲ خواهد بود. در توضیح این ویژگی جدید به همین یک مثال بسنده می‌کنیم چون بیان تمامی جنبه‌های LINQ خود نیازمند نگارش مقاله‌ای مفصل می‌باشد.

آرایه‌های نوع ضمنی

آرایه‌ها را نیز می‌توان با استفاده از کلمه کلیدی var تعریف کرد.

پیش پردازنده

ویژگی «دستورها پیش پردازنده» سی شارپ (اگرچه آن‌ها به واقع یک پیش پردازنده نیستند) مبنی بر دستورها پیش پردازنده C است که به برنامه‌نویس اجازه تعریف سمبلهایی را می‌دهند. برخی از این دستورها عبارتند از: #if، #region، #define. راهنماهایی نظیر #region تذکراتی به ویرایش‌گرها برای code folding می‌دهند.

توضیحات کد

توضیحات تک خط با استفاده از دو اسلش تعریف می‌شوند(//) و توضیحات چند خطی با /* شروع و به */ ختم می‌شوند.

توضیحات چند خطی هم چنین می‌توانند با /* شروع و با */ تمام شوند.

سامانه مستندسازی XML

سامانه مستندسازی سی شارپ بسیار شبیه به جاوا است، اما مبنی بر XML. دو شیوه مستندسازی در حال حاضر به وسیله کامپایلر سی شارپ پشتیبانی می‌شود.

توضیحات تک خطی، که معمولاً در تولیدکننده کد Visual Studioپیدا می‌شوند، با استفاده از/// شروع می‌شوند.

توضیحات چند خطی، که در نسخه ۱٫۰ تعریف شدند، اما در نسخه ۱٫۱ پشتیبانی از آن‌ها وجود نداشت با /* شروع و به */ ختم می‌شوند:

نکته:در اینجا یک ملاک سخت در مورد استفاده از فضاهای خالی در سندهای XML هنگام استفاده از /**وجود دارد:

نوع دیگری از کد بالا ارائه خواهد شد:

سینتکس سندسازی توضیحات XML در یک ضمیمه بی قاعده از استاندارد ECMA از سی شارپ وجود دارد. یک استاندارد مشابه قوانینی برای پردازش توضیحات و تبدیل آن‌ها به متون Plain در XML را با کمک قوانین CLI فراهم می‌کند. این به هر IDE در سی شارپ و دیگر ابزار گسترش دهنده امکان پیدا کردن هر نمادی را در کدها می‌دهد.

(CLR(Common Language Runtime

بخش مرکزی چارچوب دات‌نت، محیط اجرایی Runtime می‌باشد که اصطلاحاً به آن CLR یا .NET Runtime می‌گویند. کدهایی که تحت کنترل CLR اجرا می‌شوند اغلب به عنوان کدهای مدیریت شده نامیده می‌شوند.

اگر چه، پیش از این که کدها (همه زبان‌های چارچوب دات‌نت) به وسیله CLR اجرا شوند، بایستی مورد کامپایل قرار گیرند. در چارچوب دات‌نت عمل کامپایل در دو مرحله صورت می‌گیرد:

  1. کامپایل سورس کد به MSIL.
  2. کامپایل MSIL به کد مختص پلتفرم به وسیله CLR

یک نکته قابل توجه، اشتراک زبان میانی مایکروسافت با کد بایت جاوا(Bytecode)است. ایده این اشتراک از آنجا سرچشمه گرفت که چون Bytecode یک زیان سطح پایین با یک دستور زبان ساده می‌باشد (که به جای متن مبتنی بر کدهای عددی است)، می‌تواند به سرعت به کدهای بومی(Native) ترجمه شود.

برخی ویژگی‌های MSIL

  • شیءگرایی و بکارگیری واسط‌ها
  • تمایز فراوان بین انواع مقداری و ارجاعی
  • تعیین Strong Type (این نوع داده دیگر معتبر نیست)
  • مدیریت خطا از طریق به‌کارگیری Exception
  • بکارگیری صفات

اشکالات

پلتفرم

منبع چارچوب دات‌نت مایکروسافت برای اجرا فقط ویندوز است. پیاده‌سازی‌های دیگری برای اجرای برنامه‌های سی شارپ 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 روی ویندوز 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:

بنابراین، هر کلاس مشتق شده‌ای که از IEnumerable<Derived> استفاه کرده باشد، با تمام کلاس‌های پایه که IEnumerable<Base> را دارند سازگار است.

 

ادامه دارد …. (در حال نوشتن)