Разработка Диссертационного приложения на языке C# с использованием Windows Form

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

 

Факультет информационных технологий

Кафедра информационных технологий

 

 

Курсовая работа защищена с оценкой

 

Руководитель работы

                                     Е. М. Патрушев 

^{подпись и. о. фамилия}

«     » 2013 г.

 

 

Разработка Диссертационного

приложения на языке C# с

использованием Windows Form

^{тема  работы}

Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине «ПНЯВУ»

 

КР 200100.01.000 ПЗ

^{обозначение документа}

 

Студент группы 8ПС-21                 А. Ю. Выдыш 

^{и. о. фамилия}

 

Руководитель работы доцент, к.т.н. Е. М. Патрушев 

^{должность, ученая степень  и. о. фамилия}

Нормоконтролёр доцент, к.т.н. Е. М. Патрушев 

^{должность, ученая степень  и. о. фамилия}

 

 

Барнаул 2013

 

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального 

образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

 

Факультет информационных технологий

Кафедра информационных технологий

 

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

                       С. П. Пронин

             ^{подпись           и. о. фамилия}

«    »                        2013 г.

ЗАДАНИЕ № 01

к курсовой работе

по специальности			Приборостроение
студенту группы			8ПС-21       Выдыш Анне Юрьевне
на тему:	Разработка  диссертационного приложения на языке C# с
	использованием Windows Form
по дисциплине		«Программирование на языке высокого уровня»

Календарный план выполнения задания

Наименование задач, составляющих задание	Дата выполнения задачи	Подпись руководителя
Получение задания на курсовую работу	05.02.13-10.02.13
Теоретический обзор языка C#	11.02.13-25.02.13
Практическая реализация программы	26.02.13-15.03.13
Защита курсовой работы	16.03.13-14.04.13

 

Руководитель работы преподаватель, к.т.н. Е. М. Патрушев 

^{должность, ученая степень подпись и. о. фамилия}

Задание принял к исполнению: 

студент группы 8ПС-21  А.Ю. Выдыш 

^{подпись и. о. фамилия}

 

Содержание

Введение

C#  — объектно-ориентированный  язык программирования. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков  с C-подобным синтаксисом, из  них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML [1].

Переняв многое от своих предшественников — языков C++, Java, Delphi, Модула и Smalltalk — С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

 Цель курсовой работы: изучение необходимых элементов языка высокого уровня C# и написание приложения в среде MS Visual Studio, которое будет иметь практический смысл в написании магистерской диссертации.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– изучение теоритического материала;

– консольная реализация приложения и его проверка на корректность;

– объектно-ориентированная реализация приложения с помощью Windows Form;

– проверка финального билда.

1. Теоретическая часть

1. Особенности языка

C# разрабатывался как  язык программирования прикладного  уровня для CLR и, как таковой,  зависит, прежде всего, от возможностей  самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем. (Однако эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы .NET.) CLR предоставляет C#, как и всем другим .NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET [1].

1.1.1 Версии языка

1. Версия 1.0 была анонсирована вместе с платформой .NET в июне 2000 года, тогда же появилась и первая общедоступная бета-версия; C# 1.0 окончательно вышел вместе с Microsoft Visual Studio .NET в феврале 2002 года. Первая версия C# напоминала по своим возможностям Java 1.4, несколько их расширяя: так, в C# имелись свойства (выглядящие в коде как поля объекта, но на деле вызывающие при обращении к ним методы класса), индексаторы (подобные свойствам, но принимающие параметр как индекс массива), события, делегаты, циклы foreach, структуры, передаваемые по значению, автоматическое преобразование встроенных типов в объекты при необходимости (boxing), атрибуты, встроенные средства взаимодействия с неуправляемым кодом (DLL, COM) и прочее. Кроме того, в C# решено было перенести некоторые возможности C++, отсутствовавшие в Java: беззнаковые типы, перегрузку операторов (с некоторыми ограничениями, в отличие от C++), передача параметров в метод по ссылке, методы с переменным числом параметров, оператор goto (с ограничениями). Также в C# оставили ограниченную возможность работы с указателями — в местах кода, специально обозначенных словом unsafe и при указании специальной опции компилятору.

2) Версия 2.0. Проект спецификации C# 2.0 впервые был опубликован Microsoft в октябре 2003 года. В 2004 году выходили бета-версии (проект с кодовым названием Whidbey). C# 2.0 окончательно вышел 7 ноября 2005 года вместе с Visual Studio 2005 и .NET 2.0.

Новые возможности в версии 2.0:

— частичные типы (разделение реализации класса более чем на один файл);

— обобщённые, или параметризованные типы (generics). В отличие от шаблонов C++, они поддерживают некоторые дополнительные возможности и работают на уровне виртуальной машины. Вместе с тем, параметрами обобщённого типа не могут быть выражения, они не могут быть полностью или частично специализированы, не поддерживают шаблонных параметров по умолчанию, от шаблонного параметра нельзя наследоваться [1];

— новая форма итератора, позволяющая создавать сопрограммы с помощью ключевого слова yield, подобно Python и Ruby;

— анонимные методы, обеспечивающие функциональность замыкания;

— обнуляемые типы-значения, представляющие собой те же самые типы-значения, способные принимать также значение null. Такие типы позволяют улучшить взаимодействие с базами данных через язык SQL;

— возможность создавать хранимые процедуры, триггеры и даже типы данных на .Net языках (в том числе и на C#);

— поддержка 64-разрядных вычислений, что кроме всего прочего, позволяет увеличить адресное пространство и использовать 64-разрядные примитивные типы данных;

3) Версия 3.0. В июне 2004 года Андерс Хейлсберг впервые рассказал на сайте Microsoft о планируемых расширениях языка в C#3.0. В сентябре 2005 года вышли проект спецификации C# 3.0 и бета-версия C# 3.0, устанавливаемая в виде дополнения к существующим Visual Studio 2005 и .NET 2.0. Окончательно эта версия языка вошла в Visual Studio 2008 и .NET 3.5 [1].

В C# 3.0 появились следующие радикальные  добавления к языку:

— ключевые слова select, from, where, позволяющие делать запросы из SQL, XML, коллекций и т. п. (запрос, интегрированный в язык, Language Integrated Query, или LINQ);

— инициализация объекта вместе с его свойствами;

— деревья выражений;

— лямбда-выражения теперь могут представляться в виде структуры данных, доступной для обхода во время выполнения, тем самым позволяя транслировать строго типизированные C#-выражения в другие домены (например, выражения SQL);

— вывод типов локальной переменной: var x = "hello"; вместо string x = "hello";

— безымянные типы: var x = new { Name = "James" };

— методы-расширения — добавление метода в существующий класс с помощью ключевого слова this при первом параметре статической функции;

— автоматические свойства: компилятор сгенерирует закрытое (private) поле и соответствующие аксессор и мутатор для кода вида.

4) Версия 4.0. Превью C# 4.0 было представлено в конце 2008 года, вместе с CTP-версией Visual Studio 2010.

Visual Basic 10.0 и C# 4.0 были выпущены  в апреле 2010 года, одновременно с выпуском Visual Studio 2010 [1].

Новые возможности в версии 4.0:

— именованные и опциональные параметры;

— новые возможности COM interop;

— ковариантность и контрвариантность;

— контракты в коде (Code Contracts).

2. Реализации

Существует несколько реализаций C#:

1) Реализация C# в виде компилятора csc.exe включена в состав .NET Framework (включая .NET Micro Framework, .NET Compact Framework и его реализации под Silverlight и Windows Phone 7).

2) В составе проекта Rotor (Shared Source Common Language Infrastructure) компании Microsoft.

3) Проект Mono включает в себя реализацию C# с открытым исходным кодом.

4) Проект DotGNU также включает компилятор C# с открытым кодом.

5) DotNetAnywhere[15] — ориентированная на встраиваемые системы реализация CLR, поддерживает практически всю спецификацию C# 2.0. [3].

1.2.1 .NET Framework

 .NET Framework — программная платформа, выпущенная компанией Microsoft в 2002 году. Основой платформы является исполняющая среда Common Language Runtime (CLR), способная выполнять как обычные программы, так и серверные веб-приложения. .NET Framework поддерживает создание программ, написанных на разных языках программирования.

Считается, что платформа .NET Framework явилась ответом компании Microsoft на набравшую к тому времени большую популярность платформу Java компании Sun Microsystems (ныне принадлежит Oracle).

Хотя .NET является патентованной технологией  корпорации Microsoft и официально рассчитана на работу под операционными системами  семейства Microsoft Windows, существуют независимые проекты (прежде всего это Mono и Portable.NET), позволяющие запускать программы .NET на некоторых других операционных системах [4].

Программа для .NET Framework, написанная на любом поддерживаемом языке программирования, сначала переводится компилятором в единый для .NET промежуточный байт-код Common Intermediate Language (CIL) (ранее назывался Microsoft Intermediate Language, MSIL). В терминах .NET получается сборка, англ. assembly. Затем код либо исполняется виртуальной машиной Common Language Runtime (CLR), либо транслируется утилитой NGen.exe в исполняемый код для конкретного целевого процессора [3]. Использование виртуальной машины предпочтительно, так как избавляет разработчиков от необходимости заботиться об особенностях аппаратной части. В случае использования виртуальной машины CLR, встроенный в неё JIT-компилятор «на лету» (just in time) преобразует промежуточный байт-код в машинные коды нужного процессора. Современная технология динамической компиляции позволяет достигнуть высокого уровня быстродействия. Виртуальная машина CLR также сама заботится о базовой безопасности, управлении памятью и системе исключений, избавляя разработчика от части работы.

Архитектура .NET Framework описана и опубликована в спецификации Common Language Infrastructure (CLI), разработанной Microsoft и утверждённой ISO и ECMA. В CLI описаны типы данных .NET, формат метаданных о структуре программы, система исполнения байт-кода и многое другое[8].

Объектные классы .NET, доступные для всех поддерживаемых языков программирования, содержатся в библиотеке Framework Class Library (FCL). В FCL входят классы Windows Forms, ADO.NET, ASP.NET, Language Integrated Query, Windows Presentation Foundation, Windows Communication Foundation и другие. Ядро FCL называется Base Class Library (BCL).

3. Visual Studio

Microsoft Visual Studio — линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, .NET Compact Framework и Microsoft Silverlight [2].

Visual Studio включает в себя редактор  исходного кода с поддержкой  технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и как отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных. Visual Studio позволяет создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (как например, Subversion и Visual SourceSafe), добавление новых наборов инструментов (например, для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования или инструментов для прочих аспектов процесса разработки программного обеспечения (например, клиент Team Explorer для работы с Team Foundation Server) [6].

Одной из основных идей Microsoft .NET является совместимость программных частей, написанных на разных языках. Например, служба, написанная на C++ для Microsoft .NET, может обратиться к методу класса из библиотеки, написанной на Delphi; на C# можно написать класс, наследованный от класса, написанного на Visual Basic .NET, а исключение, созданное методом, написанным на C#, может быть перехвачено и обработано в Delphi. Каждая библиотека (сборка) в .NET имеет сведения о своей версии, что позволяет устранить возможные конфликты между разными версиями сборок.

4. Windows Forms

Windows Forms  – название интерфейса программирования приложений (API), отвечающего за графический интерфейс пользователя и являющегося частью Microsoft .NET Framework. Данный интерфейс упрощает доступ к элементам интерфейса Microsoft Windows за счет создания обертки для существующего Win32 API в управляемом коде. Причем управляемый код – классы, реализующие API для Windows Forms, не зависят от языка разработки. То есть программист одинаково может использовать Windows Forms как при написании ПО на C#, С++, так и на VB.Net, J# [7].