Теория и задания по Си-Шарп (КФУ). Учебное пособие казань 2017 2 удк 681 06 ббк 32. 973 Печатается по постановлению Редакционноиздательского совета
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
ГЛАВА 12. ОПЕРАЦИИ, ДЕЛЕГАТЫ, СОБЫТИЯ Операции Представим, что надо сложить между собой четыре комплексных числа класса Complex. Пусть в классе реализован статичный метод Add, который складывает два объекта типа Complex и возвращает объект типа Complex. Тогда для того, чтобы сложить четыре комплексных числа придется написать следующую строку: Var = Complex.Add( Var1, Complex.Add(Complex.Add ( Var2, Var3) , Var4); Если бы для комплексных чисел (в классе Complex) была реализована операция сложения, код выглядел бы гораздо приятнее: Var =Var1+Var2 +Var3 + Var4; Операции в С# определяются как обычные методы. Компилятор и среда исполнения автоматически переводят выражения с операциями в соответствующую серию вызовов методов. В С# есть большое количество предопределенных операций. Для различных типов данных одна и та же операция может реализовывать различные действия. Это свойство называется перегрузкой операций. Операции следует определять только тогда, когда они упрощают выражения и когда класс или структура хранят какие-либо данные, для которых действие этой операции понятно. То есть, например, для класса Employee семантически не понятно действие оператора инкремента(emp++). Все операции – это public static методы, их имена задаются по шаблону operatorop, где op – знак операции. Для операции сложения – operator+. Список параметров и их типы должны быть определены. Операции возвращают объект класса. public static Time operator+(Time t1, Time t2) { int newHours = t1.hours + t2.hours; int newMinutes = t1.minutes + t2.minutes; return new Time(newHours, newMinutes); } 95 Перегрузка операций сравнения производится попарно: < и >, <= и =>, == и !=. При перегрузке одной операции из пары, обязательно надо определить и вторую. Кроме того, при перегрузке операций равенства и неравенства необходимо определить виртуальный метод Equals, наследуемый от класса Object, чтобы при сравнении объектов с помощью метода Equals не получить результат, противоположный сравнению операцией равенства (==). Для той же цели перегружается ещё один метод наследуемый от Object – GetHashCode, для равных объектов хеш-код также должен быть одинаков. Для логических операций && и || нет прямой перегрузки, для этого используются побитовые операторы. Перегрузив операторы &, |, true и false, можно определить логическое И и логическое ИЛИ. Пусть x и y переменные типа T, тогда логические операторы определяются следующим образом: • x && y – будет выражаться через T.false(x) ? x : T.&(x,y), что означает, что если x в терминах класса T является ложью, то результат равен x, иначе в результате получим побитовое И x и y в терминах класса T. • x || y – выражается через T.true(x) ? x : T.|(x,y), то есть если x в терминах класса T является истинной, то результат равен x, иначе получим побитовое ИЛИ x и y в терминах класса T. При задании операторов преобразования типов данных необходимо указать явным или неявным образом будет осуществляться преобразование. Для задания явного преобразования используется ключевое слово explicit, для неявного – implicit: public static explicit operator Time (int minutes) – явное преобразование типа int в Time; public static explicit operator Time (float minutes) – явное преобразование типа float к Time; public static implicit operator int (Time t1) – неявное преобразование типа Time к типу int; public static explicit operator float (Time t1) – явное преобразование типа Time к типу float; public static implicit operator string (Time t1) – если для класса предусмотрена перегрузка преобразования в строку, то необходимо аналогично перегрузить метод ToString(), унаследованный от класса Object. Операции можно перегружать несколько раз в зависимости от параметров: public static Time operator+ (Time t1, int hours) {…} 96 public static Time operator+ (Time t1, float hours) {…} Создание и использование делегатов Делегаты позволяют вызывать методы неявно, не используя прямое обращение по имени. Фактически, делегаты предназначены для ситуаций, когда нужно передать метод другому методу. Примером одной из таких ситуаций может быть возникновение события. Например, в программировании графического интерфейса – пользователь нажал на кнопку, сгенерировал событие – необходимо предусмотреть обработку этого события. Написать метод и метод каким-то образом связать с этим событием. Самый простой способ передать метод в качестве параметра: void Method1() {…} //объявление Method1 MyMethod(Method1); //вызов MyMethod, в качестве параметра, которому передан указатель на Method1 Такой способ возможен для некоторых языков, например для С, С++. С точки зрения идеологии платформы .NET Framework, такой прямой подход вызывает проблемы с безопасностью типов и игнорирует тот факт, что в объектно-ориентированном программировании методы редко существуют в изоляции: для вызова метода обычно должен быть создан объект класса. В связи с этим, в С# такой подход синтаксически не допустим. Вместо этого, когда нужно передать метод, подробную информацию о нем следует поместить в специальную оболочку – делегат. Делегат содержит подробную информацию о методе. Сначала дается определение делегата, который нужно будет использовать. Его определение означает сообщение компилятору, какого рода метод будет представлять делегат. Затем необходимо создать экземпляр этого делегата. Синтаксис объявления делегатов: delegate void VoidOpetation(int x); В данном случае определен делегат, каждый экземпляр которого может содержать ссылку на метод, принимающий один параметр типа int и возвращающий тип void. При определении делегата ему сообщается полная сигнатура метода, который он может представлять. Таким образом, экземпляр делегата может ссылаться на любой метод любого объекта, если сигнатура этого метода совпадает с сигнатурой делегата. 97 Синтаксис определения делегата подобен определению метода за исключением того, что за таким определением не следует тело метода, и перед определением используется ключевое слово delegate. Объявление делегата можно поместить в любое место, где может находиться объявление класса – то есть внутри какого-либо класса, либо вне любого класса, либо в пространстве имен объекта высшего уровня. Перед делегатом можно использовать любой модификатор доступа. Пример: private delegate string MyDelegate(int x); private string MyMethod (int x){ return x.ToString(); } static void Main(string[] args) { MyDelegate myD=new MyDelegate(MyMethod); // создаем делегат и связываем с MyMethod Console.WriteLine(myD(5)); // строка вызовет метод MyMethod с параметром 5 } События События позволяют объектам зарегистрироваться на интересующие его изменения в другом объекте. У события есть отправитель – тот, кто генерирует событие, и получатель. Получателем события может выступать любое приложение, объект или компонент, который нуждается в уведомлении, когда что-то происходит. Отправитель события ничего не знает о том, кто его получает. Где-то внутри получателя есть метод, который отвечает за обработку события. Этот обработчик события должен запускаться всякий раз, когда возникает зарегистрированное для него событие. Как раз здесь и нужны делегаты. Поскольку отправитель не знает, кто будет получателем, между ними не может быть прямых ссылок, нужен посредник. Таким посредником является делегат. Отправитель определяет делегат, который будет использован получателем. Получатель регистрирует обработчик события, привязывает метод обработки к событию. 98 Пример. В windows приложении разместим на форме кнопку btnOne и создадим для нее обработчик события нажатия на кнопку. Для этого два раза нажмем на кнопку, откроется файл, в котором будет сгенерирован заголовок метода btnOne_Click: private void btnOne_Click(object sender, EventArgs e){…}, в который необходимо вписать его реализацию. Также автоматически в коде появится строка btnOne.Click+=new EventHandler(btnOne_Click); Это означает, что когда произойдет событие Click для кнопки btnOne, то должен быть выполнен метод btnOne_Click. EventHandler – это делегат, который использует событие для назначения обработчика (btnOne_Click) событию (Click). Для добавления метода к списку делегатов использовался оператор +=. Событию можно назначить больше одного обработчика. Однако нет никакой гарантии того, в каком порядке будут вызваны методы, с которыми связан делегат. С разными событиями можно связать один и тот же метод. Допустим, на форме есть кнопка btnTwo, свяжем событие Click этой кнопки с методом btnOne_Click: btnTwo.Click+=new EventHandler(btnOne_Click); Делегат EventHandler определен средой .NET и находится в пространстве имен System. Все события, определенные .NET, используют этот делегат. Делегат EventHandler использует два параметра object и EventArgs. Первый параметр – это объект, который сгенерировал событие, в данном примере – это кнопка btnOne или btnTwo. Внутри метода с помощью первого параметра можно узнать, кто именно сгенерировал событие. Второй параметр – это объект, содержащий другую полезную информацию, может быть любого типа, унаследованного от класса EventArgs. Важно отметить, что обработчики событий всегда возвращают void. Рассмотрим, как создавать свои собственные события. Для определения события отправитель объявляет делегат и связывает его с событием. public delegate void StartPumpCallback(object sender, CoreOverheatingEventArgs args); private event StartPumpCallback CoreOverheating; Здесь CoreOverheatingEventArgs – класс, наследник от класса System.EventArgs для передачи дополнительных параметров: public class CoreOverheatingEventArgs : EventArgs 99 { private readonly int temperature; public CoreOverheatingEventArgs(int temperature) { this.temperature = temperature; } public int GetTemperature() { return temperature; } } Подписчики определяют метод, который будет вызываться при возникновении события. Если событие еще не создано, то подписчик определяет делегат, ссылающийся на метод при создании события. Если событие уже существует, подписчик добавляет делегат, вызывающий метод при возникновении события. ElectricPumpDriver ed1 = new ElectricPumpDriver(); PneumaticPumpDriver pd1 = new PneumaticPumpDriver(); … CoreOverheating = new StartPumpCallback(ed1.StartElectricPump); // делегат, который //указывает на метод StartElectricPump объекта ed1, подписывается на событие //CoreOverhating CoreOverheating += new StartPumpCallback(pd1.SwitchOn); // делегат, который //указывает на метод SwitchOn объекта pd1, также подписывается на событие //CoreOverhating Для уведомления подписчиков необходимо вызывать событие. public void SwitchOnAllPumps() { CoreOverheatingEventArgs e=new CoreOverheatingEventArgs(37); if(CoreOverheating != null) //если на событие кто-то подписан, то генерируем //событие CoreOverheating(this,e); //событие вызовет два метода // StaertElectricPump и SwithcOn, в которые передаст параметр this и e 100 } Если событие происходит, то вызываются все делегаты. Заметим, что сначала надо проверить, есть ли хоть один подписчик, так как при отсутствии подписчиков вызов делегата сгенерирует исключение. Кроме того, что произошло событие, подписчикам бывает интересно, при каких условиях оно произошло. Для этого события могут передавать параметры. Для передачи параметров событиями в C# выделен отдельный класс System.EventsArg. Вопросы к разделу 1. Может ли арифметическое присваивание (+=, -=, *=, /= и %=) быть перегружено? 2. В каком случае операция преобразования типа должна быть явной? 3. Что такое делегат? 4. Как можно подписаться на событие? 5. Каким образом можно вызвать метод, подписавшийся на событие? Лабораторная работа Задания на определение операторов сложения, умножения, вычитания, деления, равенства, переопределение методов Equals(), ToString(), GetHashCode(); публикацию событий, передачу параметров событиям. Время, необходимое на выполнение задания 60 мин. Упражнение 12.1 Для класса банковский счет переопределить операторы == и != для сравнения информации в двух счетах. Переопределить метод Equals аналогично оператору ==, не забыть переопределить метод GetHashCode(). Переопределить метод ToString() для печати информации о счете. Протестировать функционирование переопределенных методов и операторов на простом примере. Упражнение 12.2 Создать класс рациональных чисел. В классе два поля – числитель и знаменатель. Предусмотреть конструктор. Определить операторы ==, != (метод Equals()), <, >, <=, >=, +, – , ++, --. Переопределить метод ToString() для вывода дроби. 101 Если останется время, то определить операторы преобразования типов между типом дробь, float, int. Определить операторы *, /, %. Домашнее задание 12.1 На перегрузку операторов. Описать класс комплексных чисел. Реализовать операцию сложения, умножения, вычитания, проверку на равенство двух комплексных чисел. Переопределить метод ToString() для комплексного числа. Протестировать на простом примере. Домашнее задание 12.2 Написать делегат, с помощью которого реализуется сортировка книг. Книга представляет собой класс с полями Название, Автор, Издательство и конструктором. Создать класс, являющийся контейнером для множества книг (массив книг). В этом классе предусмотреть метод сортировки книг. Критерий сортировки определяется экземпляром делегата, который передается методу в качестве параметра. Каждый экземпляр делегата должен сравнивать книги по какому-то одному полю: названию, автору, издательству. 102 ГЛАВА 13. СВОЙСТВА И ИНДЕКСАТОРЫ Свойства Свойства – это наборы функций, которые могут быть доступны клиенту таким же способом, как открытые поля класса. Идея свойства заключается в методе или паре методов, которые ведут себя с точки зрения клиентского кода как поле. Чтобы определить свойство в C#, используется следующий синтаксис: public string MyProperty { get { return MyField; //возвращает значение поля MyField } set { MyField=value; //задаем значение поля MyField } } Средство доступа get не принимает никаких параметров и должно возвращать значение того типа, который объявлен для свойства. Для средства set в явном виде не передается никаких параметров, но компилятор предполагает, что оно принимает один параметр со значением value, относящийся к типу, указанному для свойства. Внутри метода get и set можно написать дополнительный код, осуществляющий какую-либо обработку, допустим внутри set поместить код для проверки корректности введенных данных. Свойство описывается как член класса, предоставляет доступ к полям класса. В соответствии с идеологией ООП имеет смысл поля делать private, а свойства более доступными: public, protected, internal (в зависимости от целей). Также рекомендуется, имена полей начинать с маленькой буквы, а имя свойства, предоставляющего доступ к полю, задавать таким же, как и у поля, но начинать с заглавной буквы. 103 Существует возможность создать свойство, доступное только для чтения. Для этого надо исключить set из определения свойства. Чтобы определить свойство, доступное только для записи, необходимо из его определения исключить get. Кроме того, для set и get можно применять различные модификаторы доступа, но надо помнить, что модификатор доступа одного из средств get или set должен совпадать с модификатором доступа всего свойства. Индексаторы Индексация позволяет индексировать объекты таким же способом, как массив или коллекцию, позволяет обращаться к членам класса как к массиву. Пусть объект состоит из нескольких подэлементов (например, listbox состоит из нескольких строк). Индексация позволяет обращаться к подэлементам, как в массивах. class StringList { private string[] list; public string this[int index] { get{ return list[index];} set{ list[index] = value;} } } Индексатор – это свойство с именем this, квадратными скобками и индексом в них. Для использования индексатора, обращаемся к объекту: StringList myList = new StringList(); myList[3] = “ok”; // индексатор записывает string myString = myList[3]; // индексатор читает Индексаторы могут быть статичными элементами класса и их можно перегружать для различных типов индексов. Индексаторы не хранят значения и поэтому не могут быть переданы как ref и out параметры. 104 При объявлении индексаторов необходимо определить, по крайней мере, один параметр, определить значения для всех параметров. Можно определить несколько параметров для одного индексатора: class MultipleParameters { public string this[int one, int two] { get{…} set{…} } } … MultipleParameters mp = new MultipleParameters(); string s = mp[2,3]; … Вопросы к разделу 1. Каким образом можно объявить свойство только для чтения? 2. Может ли класс содержать индексатор, зависящий от двух параметров разного типа? 3. Как в классе объявить индексатор только для чтения? Лабораторная работа Задания на свойства, создание и использование индексаторов. Время, необходимое на выполнение задания 30 мин. Упражнение 13.1 Из класса банковский счет удалить методы, возвращающие значения полей номер счета и тип счета, заменить эти методы на свойства только для чтения. Добавить свойство для чтения и записи типа string для отображения поля держатель банковского счета. Изменить класс BankTransaction, созданный для хранений финансовых операций со счетом, - заменить методы доступа к данным на свойства для чтения. Упражнение 13.2 Добавить индексатор в класс банковский счет для получения доступа к любому объекту BankTransaction. 105 Домашнее задание 13.1 В классе здания из домашнего задания 7.1 все методы для заполнения и получения значений полей заменить на свойства. Написать тестовый пример. Домашнее задание 13.2 Создать класс для нескольких зданий. Поле класса – массив на 10 зданий. В классе создать индексатор, возвращающий здание по его номеру. |