Giáo trình Ngôn ngữ lập trình C#
NGÔN NGỮ
LẬP TRÌNH C#
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Mục Lục
1. Microsoft .NET............................................................................................... 10
Tình hình trước khi MS.NET ra đời........................................................ 10
Nguồn gốc của .NET................................................................................12
Microsoft .NET........................................................................................12
Tổng quan................................................................................................ 12
Kiến trúc .NET Framework..................................................................... 13
Common Language Runtime................................................................... 15
Thư viện .NET Framework......................................................................16
Phát triển ứng dụng client........................................................................ 16
Biên dịch và MSIL...................................................................................17
Ngôn ngữ C#............................................................................................18
2. Ngôn ngữ C#.................................................................................................... 20
Tại sao phải sử dụng ngôn ngữ C#...........................................................20
C# là ngôn ngữ đơn giản..........................................................................20
C# là ngôn ngữ hiện đại........................................................................... 21
C# là ngôn ngữ hướng đối tượng............................................................. 21
C# là ngôn ngữ mạnh mẽ......................................................................... 22
C# là ngôn ngữ ít từ khóa.........................................................................22
C# là ngôn ngữ module hóa..................................................................... 22
C# sẽ là ngôn ngữ phổ biến......................................................................22
Ngôn ngữ C# với ngôn ngữ khác.............................................................23
Các bước chuẩn bị cho chương trình....................................................... 24
Chương trình C# đơn giản....................................................................... 25
Phát triển chương trình minh họa.............................................................31
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 35
3. Nền tảng ngôn ngữ C#..................................................................................39
Kiểu dữ liệu..............................................................................................40
Kiểu dữ liệu xây dựng sẵn....................................................................... 41
Chọn kiểu dữ liệu.....................................................................................42
Chuyển đổi kiểu dữ liệu...........................................................................43
Biến và hằng............................................................................................ 44
Gán giá trị xác định cho biến................................................................... 45
Hằng.........................................................................................................46
Kiểu liệt kê...............................................................................................47
2
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Kiểu chuỗi ký tự.......................................................................................50
Định danh.................................................................................................50
Biểu thức..................................................................................................50
Khoảng trắng............................................................................................51
Câu lệnh................................................................................................... 51
Phân nhánh không có điều kiện............................................................... 52
Phân nhánh có điều kiện.......................................................................... 53
Câu lệnh lặp............................................................................................. 60
Toán tử.....................................................................................................68
Namespace............................................................................................... 76
Các chỉ dẫn biên dịch...............................................................................80
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 82
4. Xây dựng lớp - Đối tượng............................................................................87
Định nghĩa lớp......................................................................................... 88
Thuộc tính truy cập.................................................................................. 91
Tham số của phương thức........................................................................92
Tạo đối tượng...........................................................................................93
Bộ khởi dựng............................................................................................93
Khởi tạo biến thành viên..........................................................................96
Bộ khởi dựng sao chép.............................................................................98
Từ khóa this............................................................................................. 99
Sử dụng các thành viên static...................................................................100
Gọi phương thức static.............................................................................101
Sử dụng bộ khởi dựng static.................................................................... 101
Sử dụng bộ khởi dựng private..................................................................102
Sử dụng thuộc tính static..........................................................................102
Hủy đối tượng.......................................................................................... 104
Truyền tham số.........................................................................................107
Nạp chồng phương thức...........................................................................112
Đóng gói dữ liệu với thuộc tính............................................................... 116
Thuộc tính chỉ đọc................................................................................... 119
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 121
5. Kế thừa – Đa hình..........................................................................................125
Đặc biệt hóa và tổng quát hóa..................................................................126
Sự kế thừa................................................................................................ 129
Thực thi kế thừa....................................................................................... 129
Gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở...............................................131
Gọi phương thức của lớp cơ sở................................................................132
3
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Điều khiển truy xuất.................................................................................132
Đa hình.....................................................................................................133
Kiểu đa hình.............................................................................................133
Phương thức đa hình................................................................................ 133
Từ khóa new và override......................................................................... 137
Lớp trừu tượng.........................................................................................139
Gốc của tất cả các lớp- lớp Object........................................................... 142
Boxing và Unboxing dữ liệu....................................................................144
Boxing dữ liệu ngầm định........................................................................144
Unboxing phải thực hiện tường minh...................................................... 145
Các lớp lồng nhau.................................................................................... 147
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 149
6. Nạp chồng toán tử..........................................................................................153
Sử dụng từ khóa operator.........................................................................153
Hỗ trợ ngôn ngữ .NET khác.....................................................................154
Sử dụng toán tử........................................................................................154
Toán tử so sánh bằng............................................................................... 156
Toán tử chuyển đổi...................................................................................157
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 163
7. Cấu trúc............................................................................................................. 165
Định nghĩa một cấu trúc...........................................................................165
Tạo cấu trúc..............................................................................................168
Cấu trúc là một kiểu giá trị...................................................................... 168
Gọi bộ khởi dựng mặc định..................................................................... 169
Tạo cấu trúc không gọi new.....................................................................170
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 172
8. Thực thi giao diện.......................................................................................... 176
Thực thi giao diện.................................................................................... 177
Thực thi nhiều giao diện.......................................................................... 180
Mở rộng giao diện....................................................................................181
Kết hợp các giao diện...............................................................................181
Truy cập phương thức giao diện.............................................................. 187
Gán đối tượng cho giao diện....................................................................187
Toán tử is................................................................................................. 188
Toán tử as.................................................................................................190
Giao diện đối lập với trừu tượng..............................................................192
Thực thi phủ quyết giao diện................................................................... 193
Thực thi giao diện tường minh.................................................................197
4
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Lựa chọn thể hiện phương thức giao diện................................................200
Ẩn thành viên...........................................................................................200
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 207
9. Mảng, chỉ mục, và tập hợp......................................................................... 211
Mảng........................................................................................................ 212
Khai báo mảng......................................................................................... 213
Giá trị mặc định....................................................................................... 214
Truy cập các thành phần trong mảng....................................................... 214
Khởi tạo thành phần trong mảng..............................................................216
Sử dụng từ khóa params...........................................................................216
Câu lệnh foreach...................................................................................... 218
Mảng đa chiều..........................................................................................220
Mảng đa chiều cùng kích thước............................................................... 220
Mảng đa chiều có kích thước khác nhau..................................................224
Chuyển đổi mảng..................................................................................... 227
Bộ chỉ mục............................................................................................... 232
Bộ chỉ mục và phép gán...........................................................................236
Sử dụng kiểu chỉ số khác......................................................................... 237
Giao diện tập hợp.....................................................................................241
Giao diện IEnumerable...................................................................... 242
Giao diện ICollection.........................................................................246
Danh sách mảng.......................................................................................247
Thực thi IComparable........................................................................ 251
Thực thi IComparer........................................................................... 254
Hàng đợi...................................................................................................259
Ngăn xếp.................................................................................................. 262
Kiểu từ điển..............................................................................................265
Hastables.......................................................................................... 266
Giao diện IDictionary.........................................................................267
Tập khóa và tập giá trị.....................................................................269
Giao diện IDictionaryEnumerator....................................................... 270
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 271
10. Xử lý chuỗi..................................................................................................... 275
Lớp đối tượng string................................................................................ 276
Tạo một chuỗi.......................................................................................... 276
Tạo một chuỗi dùng phương thức ToString.............................................277
Thao tác trên chuỗi...................................................................................278
Tìm một chuỗi con...................................................................................285
5
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Chia chuỗi................................................................................................ 286
Thao tác trên chuỗi dùng StringBuilder...................................................288
Các biểu thức quy tắc...............................................................................290
Sử dụng biểu thức quy tắc qua lớp Regex................................................291
Sử dụng Regex để tìm tập hợp.................................................................294
Sử dụng Regex để gom nhóm..................................................................295
Sử dụng CaptureCollection......................................................................298
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 301
11. Cơ chế ủy quyền và sự kiện......................................................................303
Ủy quyền.................................................................................................. 304
Sử dụng ủy quyền xác nhận phương thức lúc thực thi.............................304
Ủy quyền tĩnh...........................................................................................314
Dùng ủy quyền như thuộc tính.................................................................315
Thiết lập thứ tự thi hành với mảng ủy quyền...........................................316
Multicasting............................................................................................. 320
Sự kiện..................................................................................................... 324
Cơ chế publishing- subscribing................................................................324
Sự kiện và ủy quyền.................................................................................325
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 333
12. Các lớp cơ sở .NET......................................................................................335
Lớp đối tượng trong .NET Framework....................................................335
Lớp Timer................................................................................................ 337
Lớp về thư mục và hệ thống.................................................................... 340
Lớp Math..................................................................................................342
Lớp thao tác tập tin.................................................................................. 345
Làm việc với tập tin dữ liệu..................................................................... 351
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 362
13. Xử lý ngoại lệ.................................................................................................364
Phát sinh và bắt giữ ngoại lệ.................................................................... 365
Câu lệnh throw.........................................................................................365
Câu lệnh catch..........................................................................................367
Câu lệnh finally........................................................................................373
Những đối tượng ngoại lệ........................................................................ 375
Tạo riêng các ngoại lệ.............................................................................. 378
Phát sinh lại ngoại lệ................................................................................ 381
Câu hỏi & bài tập..................................................................................... 385
6
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Tham Khảo
Giáo trình “Ngôn ngữ Lập trình C#” được biên dịch và tổng hợp từ:
Programming C#, Jesse Liberty, O’Reilly.
C# in 21 Days, Bradley L.Jones, SAMS.
Windows Forms Programming with C#, Erik Brown, Manning.
MSDN Library – April 2002.
Quy ước
Giáo trình sử dụng một số quy ước như sau:
Các thuật ngữ được giới thiệu lần đầu tiên sẽ in nghiêng.
Mã nguồn của chương trình minh họa dùng font Verdana -10.
Các từ khóa của C# dùng font Verdana-10, đậm hoặc Verdana-10, bình thường.
Tên namspace, lớp, đối tượng, phương thức, thuộc tính, sự kiện... dùng font Verdana-
10.
Kết quả của chương trình xuất ra màn hình console dùng font Courier New-10.
7
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Chương 1
MICROSOFT .NET
Tình hình trước khi MS.NET ra đời
Nguồn gốc của .NET
Microsoft .NET
Tổng quan
Kiến trúc .NET Framework
Common Language Runtime
(CLR)
Thư viện .NET Framework
Phát triển ứng dụng client
Biên dịch và MSIL
Ngôn ngữ C#
Tình hình trước khi MS.NET ra đời
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin của thế giới ngày nay, với sự phát triển liên tục và đa
dạng nhất là phần mềm, các hệ điều hành, các môi trường phát triển, các ứng dụng liên tục ra
đời. Tuy nhiên, đôi khi việc phát triển không đồng nhất và nhất là do lợi ích khác nhau của
các công ty phần mềm lớn làm ảnh hưởng đến những người xây dựng phần mềm.
Cách đây vài năm Java được Sun viết ra, đã có sức mạnh đáng kể, nó hướng tới việc chạy
trên nhiều hệ điều hành khác nhau, độc lập với bộ xử lý (Intel, Risc,…). Đặc biệt là Java rất
thích hợp cho việc viết các ứng dụng trên Internet. Tuy nhiên, Java lại có hạn chế về mặt tốc
độ và trên thực tế vẫn chưa thịnh hành. Mặc dù Sun Corporation và IBM có đẩy mạnh Java,
nhưng Microsoft đã dùng ASP để làm giảm khả năng ảnh hưởng của Java.
Để lập trình trên Web, lâu nay người ta vẫn dùng CGI-Perl và gần đây nhất là PHP, một
ngôn ngữ giống như Perl nhưng tốc độ chạy nhanh hơn. Ta có thể triển khai Perl trên
Unix/Linux hay MS Windows. Tuy nhiên có nhiều người không thích dùng do bản thân ngôn
ngữ hay các qui ước khác thường và Perl không được phát triển thống nhất, các công cụ được
xây dựng cho Perl tuy rất mạnh nhưng do nhiều nhóm phát triển và người ta không đảm bảo
rằng tương lai của nó ngày càng tốt đẹp hơn.
8
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Trong giới phát triển ứng dụng trên Windows ta có thể viết ứng dụng bằng Visual C++,
Delphi hay Visual Basic, đây là một số công cụ phổ biến và mạnh. Trong đó Visual C++ là
một ngôn ngữ rất mạnh và cũng rất khó sử dụng. Visual Basic thì đơn giản dễ học, dễ dùng
nhất nên rất thông dụng. Lý do chính là Visual Basic giúp chúng ta có thể viết chương trình
trên Windows dễ dàng mà không cần thiết phải biết nhiều về cách thức MS Windows hoạt
động, ta chỉ cần biết một số kiến thức căn bản tối thiểu về MS Windows là có thể lập trình
được. Do đó theo quan điểm của Visual Basic nên nó liên kết với Windows là điều tự nhiên
và dễ hiểu, nhưng hạn chế là Visual Basic không phải ngôn ngữ hướng đối tượng (Object
Oriented).
Delphi là hậu duệ của Turbo Pascal của Borland. Nó cũng giống và tương đối dễ dùng
như Visual Basic. Delphi là một ngôn ngữ hướng đối tượng. Các điều khiển dùng trên Form
của Delphi đều được tự động khởi tạo mã nguồn. Tuy nhiên, chức năng khởi động mã nguồn
này của Delphi đôi khi gặp rắc rối khi có sự can thiệp của người dùng vào. Sau này khi công
ty Borland bị bán và các chuyên gia xây dựng nên Delphi đã chạy qua bên Microsoft, và
Delphi không còn được phát triển tốt nữa, người ta không dám đầu tư triển khai phần mềm
vào Delphi. Công ty sau này đã phát triển dòng sản phẩm Jbuilder (dùng Java) không còn
quan tâm đến Delphi.
Tuy Visual Basic bền hơn do không cần phải khởi tạo mã nguồn trong Form khi thiết kế
nhưng Visual Basic cũng có nhiều khuyết điểm :
Không hỗ trợ thiết kế hướng đối tượng, nhất là khả năng thừa kế (inheritance).
Giới hạn về việc chạy nhiều tiểu trình trong một ứng dụng, ví dụ ta không thể dùng
Visual Basic để viết một Service kiểu NT.
Khả năng xử lý lỗi rất yếu, không thích hợp trong môi trường Multi- tier
Khó dùng chung với ngôn ngữ khác như C++.
Không có User Interface thích hợp cho Internet.
Do Visual Basic không thích hợp cho viết các ứng Web Server nên Microsoft tạo ra ASP
(Active Server Page). Các trang ASP này vừa có tag HTML vừa chứa các đoạn script
(VBScript, JavaScript) nằm lẫn lộn nhau. Khi xử lý một trang ASP, nếu là tag HTML thì sẽ
được gởi thẳng qua Browser, còn các script thì sẽ được chuyển thành các dòng HTML rồi gởi
đi, ngoại trừ các function hay các sub trong ASP thì vị trí các script khác rất quan trọng.
Khi một số chức năng nào được viết tốt người ta dịch thành ActiveX và đưa nó vào Web
Server. Tuy nhiên vì lý do bảo mật nên các ISP (Internet Service Provider) làm máy chủ cho
Web site thường rất dè đặt khi cài ActiveX lạ trên máy của họ. Ngoài ra việc tháo gỡ các
phiên bản của ActiveX này là công việc rất khó, thường xuyên làm cho Administrator nhức
đầu. Những người đã từng quản lý các version của DLL trên Windows điều than phiền tại sao
phải đăng ký các DLL và nhất là chỉ có thể đăng ký một phiên bản của DLL mà thôi. Và từ
“DLL Hell” xuất hiện tức là địa ngục DLL…
9
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Sau này để giúp cho việc lập trình ASP nhanh hơn thì công cụ Visual InterDev, một IDE
(Integrated Development Environment) ra đời. Visual InterDev tạo ra các Design Time
Controls cho việc thiết kế các điều khiển trên web,… Tiếc thay Visual InterDev không bền
vững lắm nên sau một thời gian thì các nhà phát triển đã rời bỏ nó.
Tóm lại bản thân của ASP hãy còn một số khuyết điểm quan trọng, nhất là khi chạy trên
Internet Information Server với Windows NT 4, ASP không đáng tin cậy lắm.
Tóm lại trong giới lập trình theo Microsoft thì việc lập trình trên desktop cho đến lập trình
hệ phân tán hay trên web là không được nhịp nhàng cho lắm. Để chuyển được từ lập trình
client hay desktop đến lập trình web là một chặng đường dài.
Nguồn gốc .NET
Đầu năm 1998, sau khi hoàn tất phiên bản Version 4 của Internet Information Server
(IIS), các đội ngũ lập trình ở Microsoft nhận thấy họ còn rất nhiều sáng kiến để kiện toàn IIS.
Họ bắt đầu xây dựng một kiến trúc mới trên nền tảng ý tưởng đó và đặt tên là Next
Generation Windows Services (NGWS).
Sau khi Visual Basic được trình làng vào cuối 1998, dự án kế tiếp mang tên Visual Studio
7 được xác nhập vào NGWS. Đội ngũ COM+/MTS góp vào một universal runtime cho tất cả
ngôn ngữ lập trình chung trong Visual Studio, và tham vọng của họ cung cấp cho các ngôn
ngữ lập trình của các công ty khác dùng chung luôn. Công việc này được xúc tiến một cách
hoàn toàn bí mật mãi cho đến hội nghị Professional Developers’ Conference ở Orlado vào
tháng 7/2000. Đến tháng 11/2000 thì Microsoft đã phát hành bản Beta 1 của .NET gồm 3 đĩa
CD. Tính đến lúc này thì Microsoft đã làm việc với .NET gần 3 năm rồi, do đó bản Beta 1
này tương đối vững chắc.
.NET mang dáng dấp của những sáng kiến đã được áp dụng trước đây như p-code trong
UCSD Pascal cho đến Java Virtual Machine. Có điều là Microsoft góp nhặt những sáng kiến
của người khác, kết hợp với sáng kiến của chính mình để làm nên một sản phẩm hoàn chỉnh
từ bên trong lẫn bên ngoài. Hiện tại Microsoft đã công bố phiên bản release của .NET.
Thật sự Microsoft đã đặt cược vào .NET vì theo thông tin của công ty, đã tập trung 80%
sức mạnh của Microsoft để nghiên cứu và triển khai .NET (bao gồm nhân lực và tài chính ?),
tất cả các sản phẩm của Microsoft sẽ được chuyển qua .NET.
Microsoft .NET
Tổng quan
Microsoft .NET gồm 2 phần chính : Framework và Integrated Development Environment
(IDE). Framework cung cấp những gì cần thiết và căn bản, chữ Framework có nghĩa là khung
hay khung cảnh trong đó ta dùng những hạ tầng cơ sở theo một qui ước nhất định để công
việc được trôi chảy. IDE thì cung cấp một môi trường giúp chúng ta triển khai dễ dàng, và
nhanh chóng các ứng dụng dựa trên nền tảng .NET. Nếu không có IDE chúng ta cũng có thể
10
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
dùng một trình soạn thảo ví như Notepad hay bất cứ trình soạn thảo văn bản nào và sử dụng
command line để biên dịch và thực thi, tuy nhiên việc này mất nhiều thời gian. Tốt nhất là
chúng ta dùng IDE phát triển các ứng dụng, và cũng là cách dễ sử dụng nhất.
Thành phần Framework là quan trọng nhất .NET là cốt lõi và tinh hoa của môi trường,
còn IDE chỉ là công cụ để phát triển dựa trên nền tảng đó thôi. Trong .NET toàn bộ các ngôn
ngữ C#, Visual C++ hay Visual Basic.NET đều dùng cùng một IDE.
Tóm lại Microsoft .NET là nền tảng cho việc xây dựng và thực thi các ứng dụng phân tán
thế hệ kế tiếp. Bao gồm các ứng dụng từ client đến server và các dịch vụ khác. Một số tính
năng của Microsoft .NET cho phép những nhà phát triển sử dụng như sau:
Một mô hình lập trình cho phép nhà phát triển xây dựng các ứng dụng dịch vụ web và
ứng dụng client với Extensible Markup Language (XML).
Tập hợp dịch vụ XML Web, như Microsoft .NET My Services cho phép nhà phát
triển đơn giản và tích hợp người dùng kinh nghiệm.
Cung cấp các server phục vụ bao gồm: Windows 2000, SQL Server, và BizTalk
Server, tất cả điều tích hợp, hoạt động, và quản lý các dịch vụ XML Web và các ứng
dụng.
Các phần mềm client như Windows XP và Windows CE giúp người phát triển phân
phối sâu và thuyết phục người dùng kinh nghiệm thông qua các dòng thiết bị.
Nhiều công cụ hỗ trợ như Visual Studio .NET, để phát triển các dịch vụ Web XML,
ứng dụng trên nền Windows hay nền web một cách dể dàng và hiệu quả.
Kiến trúc .NET Framework
.NET Framework là một platform mới làm đơn giản việc phát triển ứng dụng trong môi
trường phân tán của Internet. .NET Framework được thiết kế đầy đủ để đáp ứng theo quan
điểm sau:
Để cung cấp một môi trường lập trình hướng đối tượng vững chắc, trong đó mã
nguồn đối tượng được lưu trữ và thực thi một cách cục bộ. Thực thi cục bộ nhưng
được phân tán trên Internet, hoặc thực thi từ xa.
Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà tối thiểu được việc đóng gói phần
mềm và sự tranh chấp về phiên bản.
Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà đảm bảo việc thực thi an toàn mã
nguồn, bao gồm cả việc mã nguồn được tạo bởi hãng thứ ba hay bất cứ hãng nào mà
tuân thủ theo kiến trúc .NET.
Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà loại bỏ được những lỗi thực hiện
các script hay môi trường thông dịch.
Để làm cho những người phát triển có kinh nghiệm vững chắc có thể nắm vững nhiều
kiểu ứng dụng khác nhau. Như là từ những ứng dụng trên nền Windows đến những
ứng dụng dựa trên web.
11
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Để xây dựng tất cả các thông tin dựa triên tiêu chuẩn công nghiệp để đảm bảo rằng
mã nguồn trên .NET có thể tích hợp với bất cứ mã nguồn khác.
.NET Framework có hai thành phần chính: Common Language Runtime (CLR) và thư
viện lớp .NET Framework. CLR là nền tảng của .NET Framework. Chúng ta có thể hiểu
runtime như là một agent quản lý mã nguồn khi nó được thực thi, cung cấp các dịch vụ cốt lõi
như: quản lý bộ nhớ, quản lý tiểu trình, và quản lý từ xa. Ngoài ra nó còn thúc đẩy việc sử
dụng kiểu an toàn và các hình thức khác của việc chính xác mã nguồn, đảm bảo cho việc thực
hiện được bảo mật và mạnh mẽ. Thật vậy, khái niệm quản lý mã nguồn là nguyên lý nền tảng
của runtime. Mã nguồn mà đích tới runtime thì được biết như là mã nguồn được quản lý
(managed code). Trong khi đó mã nguồn mà không có đích tới runtime thì được biết như mã
nguồn không được quản lý (unmanaged code).
Thư viện lớp, một thành phần chính khác của .NET Framework là một tập hợp hướng đối
tượng của các kiểu dữ liệu được dùng lại, nó cho phép chúng ta có thể phát triển những ứng
dụng từ những ứng dụng truyền thống command-line hay những ứng dụng có giao diện đồ
họa (GUI) đến những ứng dụng mới nhất được cung cấp bởi ASP.NET, như là Web Form và
dịch vụ XML Web.
Hình 1.1: Mô tả các thành phần trong .NET Framework.
12
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Common Language Runtime (CLR)
Như đã đề cập thì CLR thực hiện quản lý bộ nhớ, quản lý thực thi tiểu trình, thực thi mã
nguồn, xác nhận mã nguồn an toàn, biên bịch và các dịch vụ hệ thống khác. Những đặc tính
trên là nền tảng cơ bản cho những mã nguồn được quản lý chạy trên CLR.
Do chú trọng đến bảo mật, những thành phần được quản lý được cấp những mức độ
quyền hạn khác nhau, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nguyên thủy của chúng như: liên quan đến
Internet, hệ thống mạng trong nhà máy, hay một máy tính cục bộ. Điều này có nghĩa rằng,
một thành phần được quản lý có thể có hay không có quyền thực hiện một thao tác truy cập
tập tin, thao tác truy cập registry, hay các chức năng nhạy cảm khác.
CLR thúc đẩy việc mã nguồn thực hiện việc truy cập được bảo mật. Ví dụ, người sử dụng
giới hạn rằng việc thực thi nhúng vào trong một trang web có thể chạy được hoạt hình trên
màn hình hay hát một bản nhạc, nhưng không thể truy cập được dữ liệu riêng tư, tập tin hệ
thống, hay truy cập mạng. Do đó, đặc tính bảo mật của CLR cho phép những phần mềm đóng
gói trên Inernet có nhiều đặc tính mà không ảnh hưởng đến việc bảo mật hệ thống.
CLR còn thúc đẩy cho mã nguồn được thực thi mạnh mẽ hơn bằng việc thực thi mã nguồn
chính xác và sự xác nhận mã nguồn. Nền tảng của việc thực hiện này là Common Type
System (CTS). CTS đảm bảo rằng những mã nguồn được quản lý thì được tự mô tả (self-
describing). Sự khác nhau giữa Microsoft và các trình biên dịch ngôn ngữ của hãng thứ ba là
việc tạo ra các mã nguồn được quản lý có thể thích hợp với CTS. Điều này thì mã nguồn được
quản lý có thể sử dụng những kiểu được quản lý khác và những thể hiện, trong khi thúc đẩy
nghiêm ngặt việc sử dụng kiểu dữ liệu chính xác và an toàn.
Thêm vào đó, môi trường được quản lý của runtime sẽ thực hiện việc tự động xử lý layout
của đối tượng và quản lý những tham chiếu đến đối tượng, giải phóng chúng khi chúng không
còn được sử dụng nữa. Việc quản lý bộ nhớ tự động này còn giải quyết hai lỗi chung của ứng
dụng: thiếu bộ nhớ và tham chiếu bộ nhớ không hợp lệ.
Trong khi runtime được thiết kế cho những phần mềm của tương lai, nó cũng hỗ trợ cho
phân mềm ngày nay và trước đây. Khả năng hoạt động qua lại giữa mã nguồn được quản lý và
mã nguồn không được quản lý cho phép người phát triển tiếp tục sử dụng những thành phần
cần thiết của COM và DLL.
Rutime được thiết kế để cải tiến hiệu suất thực hiện. Mặc dù CLR cung cấp nhiều các tiêu
chuẩn dịch vụ runtime, nhưng mã nguồn được quản lý không bao giờ được dịch. Có một đặc
tính gọi là Just-in-Time (JIT) biên dịch tất cả những mã nguồn được quản lý vào trong ngôn
ngữ máy của hệ thống vào lúc mà nó được thực thi. Khi đó, trình quản lý bộ nhớ xóa bỏ
những phân mảnh bộ nhớ nếu có thể được và gia tăng tham chiếu bộ nhớ cục bộ, và kết quả
gia tăng hiệu quả thực thi.
13
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Thư viện lớp .NET Framework
Thư viện lớp .NET Framework là một tập hợp những kiểu dữ liệu được dùng lại và được
kết hợp chặt chẽ với Common Language Runtime. Thư viện lớp là hướng đối tượng cung cấp
những kiểu dữ liệu mà mã nguồn được quản lý của chúng ta có thể dẫn xuất. Điều này không
chỉ làm cho những kiểu dữ liệu của .NET Framework dễ sử dụng mà còn làm giảm thời gian
liên quan đến việc học đặc tính mới của .NET Framework. Thêm vào đó, các thành phần của
các hãng thứ ba có thể tích hợp với những lớp trong .NET Framework.
Cũng như mong đợi của người phát triển với thư viện lớp hướng đối tượng, kiểu dữ liệu .
NET Framework cho phép người phát triển thiết lập nhiều mức độ thông dụng của việc lập
trình, bao gồm các nhiệm vụ như: quản lý chuỗi, thu thập hay chọn lọc dữ liệu, kết nối với cơ
cở dữ liệu, và truy cập tập tin. Ngoài những nhiệm vụ thông dụng trên. Thư viện lớp còn đưa
vào những kiểu dữ liệu để hỗ trợ cho những kịch bản phát triển chuyên biệt khác. Ví dụ người
phát triển có thể sử dụng .NET Framework để phát triển những kiểu ứng dụng và dịch vụ như
sau:
Ứ ng dụng Console
Ứ ng dụng giao diện GUI trên Windows (Windows Forms)
Ứ ng dụng ASP.NET
Dịch vụ XML Web
Dịch vụ Windows
Trong đó những lớp Windows Forms cung cấp một tập hợp lớn các kiểu dữ liệu nhằm
làm đơn giản việc phát triển các ứng dụng GUI chạy trên Windows. Còn nếu như viết các ứng
dụng ASP.NET thì có thể sử dụng các lớp Web Forms trong thư viện .NET Framework.
Phát triển ứng dụng Client
Những ứng dụng client cũng gần với những ứng dụng kiểu truyền thống được lập trình
dựa trên Windows. Đây là những kiểu ứng dụng hiển thị những cửa sổ hay những form trên
desktop cho phép người dùng thực hiện một thao tác hay nhiệm vụ nào đó. Những ứng dụng
client bao gồm những ứng dụng như xử lý văn bản, xử lý bảng tính, những ứng dụng trong
lĩnh vực thương mại như công cụ nhập liệu, công cụ tạo báo cáo...Những ứng dụng client này
thường sử dụng những cửa sổ, menu, toolbar, button hay các thành phần GUI khác, và chúng
thường truy cập các tài nguyên cục bộ như là các tập tin hệ thống, các thiết bị ngoại vi như
máy in.
Một loại ứng dụng client khác với ứng dụng truyền thống như trên là ActiveX control
(hiện nay nó được thay thế bởi các Windows Form control) được nhúng vào các trang web
trên Internet. Các ứng dụng này cũng giống như những ứng dụng client khác là có thể truy cập
tài nguyên cục bộ.
Trong quá khứ, những nhà phát triển có thể tạo các ứng dụng sử dụng C/C++ thông qua
kết nối với MFC hoặc sử dụng môi trường phát triển ứng dụng nhanh (RAD: Rapid
14
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Application Development). .NET Framework tích hợp diện mạo của những sản phẩm thành
một. Môi trường phát triển cố định làm đơn giản mạnh mẽ sự phát triển của ứng dụng client.
Những lớp .NET Framework chứa trong .NET Framework được thiết kế cho việc sử dụng
phát triển các GUI. Điều này cho phép người phát triển nhanh chóng và dễ dàng tạo các cửa
sổ, button, menu, toolbar, và các thành phần khác trong các ứng dụng được viết phục vụ cho
lĩnh vực thương mại. Ví dụ như, .NET cung cấp những thuộc tính đơn giản để hiệu chỉnh các
hiệu ứng visual liên quan đến form. Trong vài trường hợp hệ điều hành không hỗ trợ việc
thay đổi những thuộc tính này một cách trực tiếp, và trong trường hợp này .NET tự động tạo
lại form. Đây là một trong nhiều cách mà .NET tích hợp việc phát triển giao diện làm cho mã
nguồn đơn giản và mạnh mẽ hơn.
Không giống như ActiveX control, Windows Form control có sự truy cập giới hạn đến
máy của người sử dụng. Điều này có nghĩa rằng mà nguồn thực thi nhị phân có thể truy cập
một vài tài nguyên trong máy của người sử dụng (như các thành phần đồ họa hay một số tập
tin được giới hạn) mà không thể truy cập đến những tài nguyên khác. Nguyên nhân là sự bảo
mật truy cập của mã nguồn. Lúc này các ứng dụng được cài đặt trên máy người dùng có thể
an toàn để đưa lên Internet
Biên dịch và MSIL
Trong .NET Framework, chương trình không được biên dịch vào các tập tin thực thi mà
thay vào đó chúng được biên dịch vào những tập tin trung gian gọi là Microsoft Intermediate
Language (MSIL). Những tập tin MSIL được tạo ra từ C# cũng tương tự như các tập tin MSIL
được tạo ra từ những ngôn ngữ khác của .NET, platform ở đây không cần biết ngôn ngữ của
mã nguồn. Điều quan trọng chính yếu của CLR là chung (common), cùng một runtime hỗ trợ
phát triển trong C# cũng như trong VB.NET.
Mã nguồn C# được biên dịch vào MSIL khi chúng ta build project. Mã MSIL này được
lưu vào trong một tập tin trên đĩa. Khi chúng ta chạy chương trình, thì MSIL được biên dịch
một lần nữa, sử dụng trình biên dịch Just-In-Time (JIT). Kết quả là mã máy được thực thi bởi
bộ xử lý của máy.
Trình biên dịch JIT tiêu chuẩn thì thực hiện theo yêu cầu. Khi một phương thức được gọi,
trình biên dịch JIT phân tích MSIL và tạo ra sản phẩm mã máy có hiệu quả cao, mã này có thể
chạy rất nhanh. Trình biên dịch JIT đủ thông minh để nhận ra khi một mã đã được biên dịch,
do vậy khi ứng dụng chạy thì việc biên dịch chỉ xảy ra khi cần thiết, tức là chỉ biên dịch mã
MSIL chưa biên dịch ra mã máy. Khi đó một ứng dụng .NET thực hiện, chúng có xu hướng là
chạy nhanh và nhanh hơn nữa, cũng như là những mã nguồn được biên dịch rồi thì được dùng
lại.
Do tất cả các ngôn ngữ .NET Framework cùng tạo ra sản phẩm MSIL giống nhau, nên kết
quả là một đối tượng được tạo ra từ ngôn ngữ này có thể được truy cập hay được dẫn xuất từ
15
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
một đối tượng của ngôn ngữ khác trong .NET. Ví dụ, người phát triển có thể tạo một lớp cơ
sở trong VB.NET và sau đó dẫn xuất nó trong C# một cách dễ dàng.
Ngôn ngữ C#
Ngôn ngữ C# khá đơn giản, chỉ khoảng 80 từ khóa và hơn mười mấy kiểu dữ liệu được
xây dựng sẵn. Tuy nhiên, ngôn ngữ C# có ý nghĩa cao khi nó thực thi những khái niệm lập
trình hiện đại. C# bao gồm tất cả những hỗ trợ cho cấu trúc, thành phần component, lập trình
hướng đối tượng. Những tính chất đó hiện diện trong một ngôn ngữ lập trình hiện đại. Và
ngôn ngữ C# hội đủ những điều kiện như vậy, hơn nữa nó được xây dựng trên nền tảng của
hai ngôn ngữ mạnh nhất là C++ và Java.
Ngôn ngữ C# được phát triển bởi đội ngũ kỹ sư của Microsoft, trong đó người dẫn đầu là
Anders Hejlsberg và Scott Wiltamuth. Cả hai người này điều là những người nổi tiếng, trong
đó Anders Hejlsberg được biết đến là tác giả của Turbo Pascal, một ngôn ngữ lập trình PC
phổ biến. Và ông đứng đầu nhóm thiết kế Borland Delphi, một trong những thành công đầu
tiên của việc xây dựng môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho lập trình client/server.
Phần cốt lõi hay còn gọi là trái tim của bất cứ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng là sự hỗ
trợ của nó cho việc định nghĩa và làm việc với những lớp. Những lớp thì định nghĩa những
kiểu dữ liệu mới, cho phép người phát triển mở rộng ngôn ngữ để tạo mô hình tốt hơn để giải
quyết vấn đề. Ngôn ngữ C# chứa những từ khóa cho việc khai báo những kiểu lớp đối tượng
mới và những phương thức hay thuộc tính của lớp, và cho việc thực thi đóng gói, kế thừa, và
đa hình, ba thuộc tính cơ bản của bất cứ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng.
Trong ngôn ngữ C# mọi thứ liên quan đến khai báo lớp điều được tìm thấy trong phần
khai báo của nó. Định nghĩa một lớp trong ngôn ngữ C# không đòi hỏi phải chia ra tập tin
header và tập tin nguồn giống như trong ngôn ngữ C++. Hơn thế nữa, ngôn ngữ C# hỗ trợ
kiểu XML, cho phép chèn các tag XML để phát sinh tự động các document cho lớp.
C# cũng hỗ trợ giao diện interface, nó được xem như một cam kết với một lớp cho những
dịch vụ mà giao diện quy định. Trong ngôn ngữ C#, một lớp chỉ có thể kế thừa từ duy nhất
một lớp cha, tức là không cho đa kế thừa như trong ngôn ngữ C++, tuy nhiên một lớp có thể
thực thi nhiều giao diện. Khi một lớp thực thi một giao diện thì nó sẽ hứa là nó sẽ cung cấp
chức năng thực thi giao diện.
Trong ngôn ngữ C#, những cấu trúc cũng được hỗ trợ, nhưng khái niệm về ngữ nghĩa của
nó thay đổi khác với C++. Trong C#, một cấu trúc được giới hạn, là kiểu dữ liệu nhỏ gọn, và
khi tạo thể hiện thì nó yêu cầu ít hơn về hệ điều hành và bộ nhớ so với một lớp. Một cấu trúc
thì không thể kế thừa từ một lớp hay được kế thừa nhưng một cấu trúc có thể thực thi một
giao diện.
Ngôn ngữ C# cung cấp những đặc tính hướng thành phần (component-oriented), như là
những thuộc tính, những sự kiện. Lập trình hướng thành phần được hỗ trợ bởi CLR cho phép
lưu trữ metadata với mã nguồn cho một lớp. Metadata mô tả cho một lớp, bao gồm những
16
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
phương thức và những thuộc tính của nó, cũng như những sự bảo mật cần thiết và những
thuộc tính khác. Mã nguồn chứa đựng những logic cần thiết để thực hiện những chức năng
của nó.. Do vậy, một lớp được biên dịch như là một khối self-contained, nên môi trường
hosting biết được cách đọc metadata của một lớp và mã nguồn cần thiết mà không cần những
thông tin khác để sử dụng nó.
Một lưu ý cuối cùng về ngôn ngữ C# là ngôn ngữ này cũng hỗ trợ việc truy cập bộ nhớ
trực tiếp sử dụng kiểu con trỏ của C++ và từ khóa cho dấu ngoặc [] trong toán tử. Các mã
nguồn này là không an toàn (unsafe). Và bộ giải phóng bộ nhớ tự động của CLR sẽ không
thực hiện việc giải phóng những đối tượng được tham chiếu bằng sử dụng con trỏ cho đến khi
chúng được giải phóng.
17
Microsoft .NET
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
Chương 2
NGÔN NGỮ C#
Tại sao phải sử dụng ngôn ngữ C#
C# là ngôn ngữ đơn giản
C# là ngôn ngữ hiện đại
C# là ngôn ngữ hướng đối tượng
C# là ngôn ngữ mạnh mẽ
C# là ngôn ngữ ít từ khóa
C# là ngôn ngữ module hóa
C# sẽ là ngôn ngữ phổ biến
Ngôn ngữ C# và những ngôn ngữ khác
Các bước chuẩn bị cho chương trình
Chương trình C# đơn giản
Phát triển chương trình minh họa
Câu hỏi & bài tập
Tại sao phải sử dụng ngôn ngữ C#
Nhiều người tin rằng không cần thiết có một ngôn ngữ lập trình mới. Java, C++, Perl,
Microsoft Visual Basic, và những ngôn ngữ khác được nghĩ rằng đã cung cấp tất cả những
chức năng cần thiết.
Ngôn ngữ C# là một ngôn ngữ được dẫn xuất từ C và C++, nhưng nó được tạo từ nền tảng
phát triển hơn. Microsoft bắt đầu với công việc trong C và C++ và thêm vào những đặc tính
mới để làm cho ngôn ngữ này dễ sử dụng hơn. Nhiều trong số những đặc tính này khá giống
với những đặc tính có trong ngôn ngữ Java. Không dừng lại ở đó, Microsoft đưa ra một số
mục đích khi xây dựng ngôn ngữ này. Những mục đích này được được tóm tắt như sau:
C# là ngôn ngữ đơn giản
C# là ngôn ngữ hiện đại
C# là ngôn ngữ hướng đối tượng
C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và mềm dẻo
18
Ngôn Ngữ C#
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
C# là ngôn ngữ có ít từ khóa
C# là ngôn ngữ hướng module
C# sẽ trở nên phổ biến
C# là ngôn ngữ đơn giản
C# loại bỏ một vài sự phức tạp và rối rắm của những ngôn ngữ như Java và c++, bao gồm
việc loại bỏ những macro, những template, đa kế thừa, và lớp cơ sở ảo (virtual base class).
Chúng là những nguyên nhân gây ra sự nhầm lẫn hay dẫn đến những vấn đề cho các người
phát triển C++. Nếu chúng ta là người học ngôn ngữ này đầu tiên thì chắc chắn là ta sẽ không
trải qua những thời gian để học nó! Nhưng khi đó ta sẽ không biết được hiệu quả của ngôn
ngữ C# khi loại bỏ những vấn đề trên.
Ngôn ngữ C# đơn giản vì nó dựa trên nền tảng C và C++. Nếu chúng ta thân thiện với C
và C++ hoậc thậm chí là Java, chúng ta sẽ thấy C# khá giống về diện mạo, cú pháp, biểu
thức, toán tử và những chức năng khác được lấy trực tiếp từ ngôn ngữ C và C++, nhưng nó đã
được cải tiến để làm cho ngôn ngữ đơn giản hơn. Một vài trong các sự cải tiến là loại bỏ các
dư thừa, hay là thêm vào những cú pháp thay đổi. Ví dụ như, trong C++ có ba toán tử làm
việc với các thành viên là ::, . , và ->. Để biết khi nào dùng ba toán tử này cũng phức tạp và
dễ nhầm lẫn. Trong C#, chúng được thay thế với một toán tử duy nhất gọi là . (dot). Đối với
người mới học thì điều này và những việc cải tiến khác làm bớt nhầm lẫn và đơn giản hơn.
Ghi chú: Nếu chúng ta đã sử dụng Java và tin rằng nó đơn giản, thì chúng ta cũng sẽ tìm
thấy rằng C# cũng đơn giản. Hầu hết mọi người đều không tin rằng Java là ngôn ngữ đơn
giản. Tuy nhiên, C# thì dễ hơn là Java và C++.
C# là ngôn ngữ hiện đại
Điều gì làm cho một ngôn ngữ hiện đại? Những đặc tính như là xử lý ngoại lệ, thu gom
bộ nhớ tự động, những kiểu dữ liệu mở rộng, và bảo mật mã nguồn là những đặc tính được
mong đợi trong một ngôn ngữ hiện đại. C# chứa tất cả những đặc tính trên. Nếu là người mới
học lập trình có thể chúng ta sẽ cảm thấy những đặc tính trên phức tạp và khó hiểu. Tuy
nhiên, cũng đừng lo lắng chúng ta sẽ dần dần được tìm hiểu những đặc tính qua các chương
trong cuốn sách này.
Ghi chú: Con trỏ được tích hợp vào ngôn ngữ C++. Chúng cũng là nguyên nhân gây ra
những rắc rối của ngôn ngữ này. C# loại bỏ những phức tạp và rắc rối phát sinh bởi con trỏ.
Trong C#, bộ thu gom bộ nhớ tự động và kiểu dữ liệu an toàn được tích hợp vào ngôn ngữ,
sẽ loại bỏ những vấn đề rắc rối của C++.
C# là ngôn ngữ hướng đối tượng
Những đặc điểm chính của ngôn ngữ hướng đối tượng (Object-oriented language) là sự
đóng gói (encapsulation), sự kế thừa (inheritance), và đa hình (polymorphism). C# hỗ trợ tất
19
Ngôn Ngữ C#
Ngôn Ngữ Lập Trình C#
cả những đặc tính trên. Phần hướng đối tượng của C# sẽ được trình bày chi tiết trong một
chương riêng ở phần sau.
C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và cũng mềm dẻo
Như đã đề cập trước, với ngôn ngữ C# chúng ta chỉ bị giới hạn ở chính bởi bản thân hay
là trí tưởng tượng của chúng ta. Ngôn ngữ này không đặt những ràng buộc lên những việc có
thể làm. C# được sử dụng cho nhiều các dự án khác nhau như là tạo ra ứng dụng xử lý văn
bản, ứng dụng đồ họa, bản tính, hay thậm chí những trình biên dịch cho các ngôn ngữ khác.
C# là ngôn ngữ ít từ khóa
C# là ngôn ngữ sử dụng giới hạn những từ khóa. Phần lớn các từ khóa được sử dụng để
mô tả thông tin. Chúng ta có thể nghĩ rằng một ngôn ngữ có nhiều từ khóa thì sẽ mạnh hơn.
Điều này không phải sự thật, ít nhất là trong trường hợp ngôn ngữ C#, chúng ta có thể tìm
thấy rằng ngôn ngữ này có thể được sử dụng để làm bất cứ nhiệm vụ nào. Bảng sau liệt kê các
từ khóa của ngôn ngữ C#.
abstract
as
default
delegate
do
foreach
goto
object
operator
out
sizeof
stackalloc
static
string
struct
switch
this
unsafe
ushort
using
base
if
bool
double
else
implicit
in
override
params
private
protected
public
readonly
ref
virtual
volatile
void
break
byte
enum
event
explicit
extern
false
int
case
interface
internal
is
while
catch
char
throw
true
checked
class
lock
try
finally
fixed
long
return
sbyte
typeof
uint
const
continue
decimal
namespace
new
float
sealed
short
ulong
unchecked
for
null
Bảng 1.2: Từ khóa của ngôn ngữ C#.
C# là ngôn ngữ hướng module
Mã nguồn C# có thể được viết trong những phần được gọi là những lớp, những lớp này
chứa các phương thức thành viên của nó. Những lớp và những phương thức có thể được sử
dụng lại trong ứng dụng hay các chương trình khác. Bằng cách truyền các mẫu thông tin đến
những lớp hay phương thức chúng ta có thể tạo ra những mã nguồn dùng lại có hiệu quả.
C# sẽ là một ngôn ngữ phổ biến
20
Ngôn Ngữ C#
Tải về để xem bản đầy đủ
389 trang
23980
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Ngôn ngữ lập trình C#", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ngon_ngu_lap_trinh_c.pdf
