Rysy MS Windows Možnost multitaskingu a multithreadingu

Prezentace na téma: "Rysy MS Windows Možnost multitaskingu a multithreadingu"— Transkript prezentace:

1 Rysy MS Windows Možnost multitaskingu a multithreadingu
Možnost Clipboardu, DDE a OLE Více dostupné operační paměti Strojově nezávislá grafika Přímá podpora jednotlivých zařízení (tiskárna, myš, ...) Podpora pro vytváření menu, ikon, bitových map, dialogových rámců atd. 18/05/2018

2 Program pro MS Windows (1)
Operační systém MS Windows je založen na událostmi řízené architektuře (event-driven architecture) S veškerými uživatelskými vstupy (z kláves-nice, myši, ...) se zachází jako s událostmi Pro každou událost Windows generují zprávu (message): např. při stisku levého tlačítka myši je generována zpráva WM_LBUTTONDOWN Těchto zpráv je ve Windows cca 300 18/05/2018

3 Program pro MS Windows (2)
Pro vývoj programů MS Windows 95 (98, Me, NT, 2000, XP, Vista, 7, 8, 10) poskytují tzv. Windows API (Windows Application Programming Interface) Windows API obsahuje více než 1000 funkcí, které je možné při tvorbě programu využít Vzhledem k velkému množství těchto funkcí a velkému počtu parametrů, které vyžadují, je (byla) tvorba programu poměrně náročná 18/05/2018

4 Program pro MS Windows (3)
Program pro Windows pracuje obvykle v ná-sledujících základních krocích: registrace okenní třídy vytvoření hlavního okna aplikace provádění cyklu, který očekává příchod události (zprávy) v okamžiku příchodu zprávy následuje její předání obslužné funkci okna cyklus končí s příchodem zprávy ukončující aplikaci 18/05/2018

5 OOP OOP (Object Oriented Programming)
je založeno na myšlence, že program provádí jisté akce nad jistými objekty, které reprezentují data dovoluje vytváření dále rozšiřitelných (otevře-ných) systémů Pro umožnění objektově orientovaného návr-hu poskytují dnešní programovací jazyky (vý-vojová prostředí) speciální datové typy: objektový typ (object): Turbo Pascal 5.0 a vyšší třída (class): ObjectPascal (Delphi), C++, C#, Java 18/05/2018

6 .NET Framework Softwarová platforma vyvinutá firmou Micro-soft, která podporuje vytváření a spouštění aplikací a webových služeb VB C++ C# J# … Common Language Specification ASP.NET Web Forms Web Services Windows Forms Architektura .NET Framework 2.0 Visual Studio .NET ADO.NET & XML Base Class Library Common Language Runtime Operační systém 18/05/2018

7 Životní cyklus aplikace
CLI C# zdrojový kód Překladač VB zdrojový kód Překladač CIL CLR JIT J# zdrojový kód Překladač CIL – Common Intermediate Language: dříve nazývaný jako MSIL – Microsoft Interme-diate Language jazyk nezávislý na platformě, do něhož jsou pře-kládány programy napsané v jazycích kompati-bilních s .NET Frameworkem 18/05/2018

8 Programovací jazyk C# Vyvinutý v rámci platformy MS .NET
Jedná se o objektově orientovaný jazyk Založen na jazycích C++ a Java Syntaxe C# je podobná syntaxi jazyka C (Java) Lze jej využít k tvorbě např.: desktopových aplikací webových aplikací, webových služeb a stránek programů pro mobilní zařízení (PDA, mobilní telefony) databázových programů 18/05/2018

9 Program v jazyce C# (1) Tvořen třídami a jejich členy (members)
Třídy a další datové typy jsou organizovány ve jmenných prostorech (namespace) a mo-hou být vnořovány do jiných tříd Vstupním bodem každého programu v C# je metoda (funkce obsažená v typu třída) Main: může být v programu pouze jedna jedná se o statickou metodu návratovým typem může být void nebo int může přijímat parametry z příkazové řádky OS 18/05/2018

10 Program v jazyce C# (2) Metoda Main může mít jednu z následujících signatur: static void Main() static void Main(string[] args) static int Main() static int Main(string[] args) Poznámka: jazyk C# podobně jako jazyk C/C++ rozlišuje velká a malá písmena (jazyk case sensitive) 18/05/2018

11 Standardní výstup (1) Pro zobrazení hodnot na standardní výstup je možné použít statické metody definované ve statické třídě Console: Write: po vypsání posledního znaku neprovádí odřádkování WriteLine: po vypsání posledního znaku provádí odřádkování Poznámka: třída Console je definována ve jmenném prostoru System 18/05/2018

12 Standardní výstup (2) Prvním parametrem uvedených metod může být řetězec obsahující (kromě textu) specifi-kace, které určují místa, na nichž mají být vy-psány hodnoty dalších parametrů Specifikace se zapisují ve složených závor-kách, jež obsahují pořadové číslo vypisova-ného parametru Příklad: Console.Write("a = {0}, b = {1}", a, b); 18/05/2018

13 Standardní výstup (3) Poznámky:
součástí specifikace mohou být i informace o tom, jakým způsobem má být hodnota odpo-vídajícího parametru formátována je-li zapotřebí vypsat hodnotu pouze jednoho parametru, je možné řetězec (jako první para-metr) vynechat 18/05/2018

14 Standardní vstup Pro načtení hodnoty ze standardního vstupu jsou ve třídě Console definovány statické metody: Read: načítá ze standardního vstupu jeden znak vrácená hodnota je typu int ReadLine: načítá ze standardního vstupu celý řádek vrácená hodnota je typu string Poznámka: pro převody mezi různými datovými typy lze použít metody statické třídy Convert (defi- nována ve jmenném prostoru System) 18/05/2018

15 Předdefinované datové typy (1)
Jazyk C# poskytuje sadu předdefinovaných datových typů, které se nachází ve jmenném prostoru System Jednotlivé datové typy (vyjma typu string a object) jsou synonymy struktur, které obsahují metody  tyto metody lze pomocí tečkové notace volat Všechny tyto struktury poskytují např. meto-du ToString, která umožňuje převést číselnou hodnotu na její textové vyjádření 18/05/2018

16 Předdefinované datové typy (2)
Popis Velikost Typový ekvivalent sbyte celočíselný typ se znaménkem 8 b System.SByte short celočíselný typ 16 b System.Int16 int celočíselný typ 32 b System.Int32 long celočíselný typ 64 b System.Int64 byte celočíselný typ bez znaménka 8 b System.Byte ushort celočíselný typ 16 b System.UInt16 uint celočíselný typ 32 b System.UInt32 ulong celočíselný typ 64 b System.UInt64 float reálný typ (s jednoduchou přesností) 32 b System.Single double reálný typ (s dvojitou přesností) 64 b System.Double 18/05/2018

17 Předdefinované datové typy (3)
Popis Velikost Typový ekvivalent bool logický (booleovský) typ 8 b System.Boolean char znakový typ (Unicode, UTF-16) 16 b System.Char decimal peněžní hodnoty (28 platných číslic) 128 b System.Decimal object kořen objektové hierarchie System.Object string posloupnost znaků (řetězec) 16 b / znak System.String Poznámka: datové typy string a object jsou popsány jako třídy (nikoliv jako struktury) 18/05/2018

18 Datový typ třída – class (1)
Datový typ definovaný uživatelem Poskytuje mechanismus pro modelování entit, s nimiž manipulují aplikace Charakterizuje vlastnosti a chování objektů Je možné ji definovat pomocí klíčového slova class Může obsahovat následující členy: konstanty (constants) datové položky (fields) 18/05/2018

19 Datový typ třída – class (2)
metody (methods) konstruktory instance (instance constructors) statické konstruktory (static constructors) finalizery (finalizers) vlastnosti (properties) události (events) indexery (indexers) operátory (operators) vnořené deklarace typů (nested type declarations) 18/05/2018

20 Datový typ třída – class (3)
Každý člen uvnitř třídy má svoji tzv. přístup-nost (accessibility) určující, jakým způsobem je nebo není přístupný (viditelný) zvenčí Nejčastěji se používá přístupnost: public (veřejná): přístup k danému členu není nijak omezován člen je přístupný uvnitř i vně dané třídy private (privátní, soukromá): daný člen je přístupný pouze uvnitř třídy, v níž je defi-nován jedná se o implicitní přístupnost k členu 18/05/2018

21 Datový typ třída – class (4)
Příklad třídy: class Square { private int side; public Square(int initialSide) { side = initialSide; } public int GetArea() { return side*side; } } 18/05/2018

22 Datový typ třída – class (5)
Na základě datového typu třída lze vytvořit její instanci Instanci typu třída označujeme jako objekt Objekt je vytvářen pomocí klíčového slova new (způsobí vyvolání konstruktoru) Příklad: Square sq; sq = new Square(5); nebo Square sq = new Square(5); 18/05/2018

23 Datový typ třída – class (6)
Proměnná sq bude obsahovat odkaz, kde je v paměti uložený objekt (třída je referenční datový typ) Poznámka: každá instance třídy je objektem, který zabírá svůj vlastní prostor v paměti a běží nezávisle na všech ostatních instancích Pro zpřístupnění členů třídy se používá tečko-vá notace: identifikátor proměnné typu třída nebo typu třída symbol tečka identifikátor označující člen třídy 18/05/2018

24 Datový typ třída – class (7)
Příklad: int s; Square sq = new Square(5); s = sq.GetArea(); Metody i datové položky mohou být deklaro-vány jako statické (static): zpřístupňovány prostřednictvím třídy před jejich zpřístupněním není nutné vytvářet in-stanci třídy (objekt) nezávislé na konkrétní instanci třídy 18/05/2018

25 Předávání parametrů metodám (1)
Parametry předávané hodnotou: deklarovány bez použití modifikátoru ref nebo out u hodnotových typů: dochází k předání kopie dat ze skutečného parametru do parametru formálního změny provedené uvnitř metody nad formálním para-metrem nijak neovlivňují hodnotu parametru skuteč-ného u referenčních typů: dochází pouze k předání odkazu jestliže metoda hodnotu přijatého objektu změní, pak se změna projeví i v původním objektu skutečný parametr musí být v době volání inicia-lizovaný, tj. musí mít přiřazenou hodnotu 18/05/2018

26 Předávání parametrů metodám (2)
Parametry předávané odkazem: před formálním i skutečným parametrem musí být uveden modifikátor ref nedochází k vytvoření nového paměťového místa pro formální parametr formální parametr reprezentuje stejné paměťové místo, které náleží parametru skutečnému všechny změny provedené nad formálním para-metrem se promítají do parametru skutečného skutečný parametr musí být v době volání inicia-lizovaný, tj. musí mít přiřazenou hodnotu 18/05/2018

27 Předávání parametrů metodám (3)
Parametry výstupní: před formálním i skutečným parametrem musí být uveden modifikátor out podobné chování jako u parametrů předávaných odkazem všechny změny provedené nad formálním para-metrem se promítají do parametru skutečného skutečný parametr nemusí být v době volání ini-cializovaný, tj. nemusí mít přiřazenou hodnotu v průběhu metody mu musí být přiřazena hodnota 18/05/2018

28 Jmenný prostor (1) Jmenný prostor (namespace) představuje po-jmenovaný kontejner pro další identifikátory (např. třídy) Používán k seskupení a k rozlišení identifiká-torů Různé jmenné prostory mohou obsahovat stejné identifikátory Dva identifikátory se stejným názvem nelze zaměnit, pokud se nacházejí v různých jmen-ných prostorech 18/05/2018

29 Jmenný prostor (2) V rámci jednoho souboru může být defino-váno více jmenných prostorů Více souborů může zahrnovat jeden jmenný prostor Jmenné prostory mohou být do sebe vzájemně vnořovány Jmenný prostor je možné definovat pomocí klíčového slova namespace Každý jmenný prostor má přístup typu public (nelze změnit) 18/05/2018

30 Jmenný prostor (3) Je-li identifikátor deklarovaný (definovaný) bez specifikovaného jmenného prostoru, pak jej automaticky překladač zařadí do globál-ního jmenného prostoru (global namespace) Identifikátor lze zpřístupnit pomocí označení jmenného prostoru (jmenných prostorů), např.: System.Console.WriteLine(…); kde: System – jmenný prostor Console – třída WriteLine – metoda 18/05/2018

31 Jmenný prostor (4) Pomocí klíčového slova using je možné da-ný jmenný prostor zařadit do aktuálního obo-ru platnosti Pro zpřístupnění identifikátoru pak není nutné uvádět označení jmenného prostoru Příklad: using System; Console.WriteLine(…); 18/05/2018

32 Přetěžování metod (1) Přetěžování metod – overloading:
dovoluje deklarovat více než jedenu metodu se stejným oborem platnosti a se stejným jménem jedna metoda se tak může vyskytovat ve více variantách přetěžované metody musí mít rozdílný seznam formálních parametrů, tj. musí se lišit počtem formálních parametrů nebo jejich typy na základě použitých skutečných parametrů (v době volání) je rozhodnuto, která varianta bude použita 18/05/2018

33 Přetěžování metod (2) Užitečné zejména v situaci, kdy je nutné pro-vádět stejnou operaci na různých datových typech Příklad: metoda WriteLine třídy Console může být použita 19 různými způsoby (je definována v 19 různých variantách) každá z nich má odlišnou sadu parametrů např.: nemá žádný parametr  vypíše pouze prázdný řádek jako parametr má řetězec, který vypíše na standardní výstup jako parametr přebírá desetinné (celé) číslo a vypíše jej na stan-dardní výstup 18/05/2018

34 Principy OOP Objektově orientované programování vychá-zí ze třech základních principů (rysů): zapouzdření (encapsulation) dědičnost (inheritance) polymorfismus 18/05/2018

35 Zapouzdření Třída může obsahovat libovolné množství členů
Při správném objektově orientovaném přístu-pu by však měla být data skryta (zapouzdřena) uvnitř třídy K jednotlivým objektům by se mělo přistupo-vat prostřednictvím metod nebo vlastností Toto snižuje nebezpečí vzniku chyby a umož-ňuje tvůrci modifikovat vnitřní reprezentaci třídy 18/05/2018

36 Dědičnost (1) Jedná se o prostředek, který umožňuje dosáh-nout snadné rozšiřitelnosti a znovupoužitel-nosti již existujících částí programu Dovoluje definovat novou třídu (B), která vznikne pouze přidáním nových členů k těm, které již byly definovány v rámci jiné třídy (A) Třída: A se stává bezprostředním předkem třídy B B je bezprostředním potomkem třídy A 18/05/2018

37 Dědičnost (2) Nechť je dána třída: class Datum { private byte den, mesic; private ushort rok; public Datum(byte d, byte m, ushort r) {…} public string GetDatum() {…} public bool JePrestupnyRok() {…} } Na jejím základě lze definovat jejího potomka 18/05/2018

38 Dědičnost (3) Informace o bezprostředním předkovi se zapi-suje v definici třídy (za jejím názvem – oddě-lena dvojtečkou) Příklad: class DatumRoz : Datum { public DatumRoz (byte d, byte m, ushort r) : base(d, m, r) {…} public void PrictiDen() {…} public void OdectiDen() {…} private byte DniVMesici() {…} } 18/05/2018

39 Dědičnost (4) Jestliže třída B je potomkem třídy A, tak jsou třídě B automaticky dostupné všechny členy (vyjma konstruktorů instancí, statických kon-struktorů a finalizerů ) třídy A, aniž by bylo nutné je znovu definovat Říkáme, že třída B dědí členy třídy A Jestliže při definici třídy v jazyku C# neuve-deme žádného předka, je jejím předkem auto-maticky třída object (System.Object) 18/05/2018

40 Dědičnost (5) Každá definovaná třída automaticky dědí členy definované ve třídě object (např. metodu ToString) Zděděné datové položky bývají obvykle inicia-lizovány vyvoláním konstruktoru předka Konstruktor předka se volá pomocí klíčového slova base, které je uvedeno za hlavičkou konstruktoru potomka (odděleno dvojtečkou) Příklad: public DatumRoz(byte d, byte m, ushort r) : base(d, m, r) {…} 18/05/2018

41 Dědičnost (6) objekt předka = objekt potomka;
Platí, že proměnné typu třída A (předchůdce) je možné přiřadit proměnnou typu třída B (následníka) – opačné přiřazení není možné Lze provést přiřazení tvaru: objekt předka = objekt potomka; Příklad: Datum d = new Datum(1, 1, 2000); DatumRoz dRoz = new DatumRoz(2, 8, 2010); d = dRoz; 18/05/2018

42 Polymorfismus (1) Rys umožňující, aby akce uskutečňované nad různými objekty byly pojmenovány stejně, přičemž ale jejich realizace je různá (podle toho, nad kterým objektem se provádějí) Nástrojem pro realizaci polymorfismu jsou tzv. virtuální metody Virtuální metody: obsahují ve své definici klíčové slovo virtual implementace virtuálních metod může být na úrovni potomka nahrazena implementací jinou 18/05/2018

43 Polymorfismus (2) umožňují volat různé verze stejné metody na zá-kladě typu objektu určeného dynamicky za běhu programu proces nahrazení implementace zděděné virtuální metody se označuje jako předefinování (potlačení, overriding) metody metoda realizující odlišnou implementaci na úrov-ni potomka musí ve své definici obsahovat klíčové slovo override nová implementace metody (na úrovni potomka) může volat původní implementaci téže metody (na úrovni předka) pomocí klíčového slova base, jež se zapisuje v příkazové části metody 18/05/2018

44 Polymorfismus (3) poznámky:
klíčová slova virtual a override nelze použít u soukromých (privátních) metod signatura metody, která provádí předefinování, musí být stejná (včetně návratového typu) jako signatura původní metody metoda s klíčovým slovem override je rovněž vir-tuální a může být na úrovni dalšího potomka opět pře-definována 18/05/2018

45 Vlastnosti (1) Členy třídy umožňující přístup k charakteris-tickým atributům objektu nebo třídy, např.: délka řetězce velikost fontu titulek okna jméno zákazníka apod. Představují rozšíření datových položek: pojmenované členy s daným datovým typem používají stejnou syntaxi pro své zpřístupnění 18/05/2018

46 Vlastnosti (2) Na rozdíl od datových položek nereprezentují paměťové místo pro uložení hodnoty Překladač automaticky převádí zpřístupnění vlastností na volání přístupových metod Přístupové metody specifikují příkazy, jež mají být provedeny při: čtení hodnoty vlastnosti změně hodnoty vlastnosti (zápisu) 18/05/2018

47 Vlastnosti (3) Přístupové metody jsou zapisovány pomocí klíčových slov
get: uvozuje přístupovou metodu pro čtení set: uvozuje přístupovou metodu pro zápis Zapisovaná data jsou přístupovým metodám (set) předávána pomocí vestavěného (skry-tého) parametru value Konvence: soukromé datové položky jsou psány s malým po-čátečním písmenem, zatímco veřejné vlastnosti s počátečním písmenem velkým 18/05/2018

48 Vlastnosti (4) Příklad: class Ctverec { private int strana; public int Strana { get { return strana; } set { strana = value; } } } 18/05/2018

49 Vlastnosti (5) Nechť je dána deklarace: int s; Ctverec c = new Ctverec(5); Vlastnost Strana lze zpřístupnit: pro čtení – např.: s = c.Strana; (volá c.Strana.get) pro zápis – např.: c.Strana = 2*s; (volá c.Strana.set) Vlastnost může obsahovat pouze metodu: get: vlastnost určena jen pro čtení set: vlastnost určena jen pro zápis 18/05/2018

50 Vlastnosti (6) Omezení vlastnosti:
vlastnost nelze použít jako parametr s modifiká-torem ref nebo out (za vlastností se skrývá pří-stupová metoda nikoliv paměťové místo) vlastnost může obsahovat jednu přístupovou me-todu get a jednu přístupovou metodu set (ne-smí obsahovat žádné jiné metody, datové polož-ky nebo vlastnosti) přístupové metody nesmí přijímat žádné paramet-ry (zapisovaná data jsou u metody set předává-na prostřednictvím value) u vlastností nelze používat modifikátor const 18/05/2018

51 Vlastnosti (7) Jestliže metody get, resp. set provádějí pouze operace, které slouží k přečtení, resp. přiřazení do datové položky, pak je možné jejich příkazovou část vynechat Příklad: class Ctverec { public int Strana { get; set; } } 18/05/2018

52 Události (1) Členy třídy umožňující objektu nebo třídě reagovat na zprávy (události) Program může definovat metody, které mají za úkol zpracovat příchozí zprávy, např.: stisknutí klávesy stisknutí tlačítka myši pohyb myši apod. Metoda realizující zpracování (obsluhu) zprá-vy (reagující na zprávu) se označuje jako tzv. event handler (obslužná metoda) 18/05/2018

53 Události (2) Parametry obslužné metody musí odpovídat definici prototypu funkce, která se nazývá delegát (delegate, zástupce) Definice: delegáta se provádí pomocí delegate události pomocí klíčového slova event Metod obsluhujících události může být více a jejich návratovým typem je typ void Odkaz na obslužnou metodu se: do události vkládá pomocí operátoru += z události odebírá pomocí operátoru -= 18/05/2018