C# programmering

Per Printz Madsen AAU 1

Grundlæggende Datanet

C# programmering

Per P. Madsen

Afd. for Proceskontrol

Institut for elektroniske systemer

Aalborg Universitet


Del 1: Objekt-orienteret programmering og C#

• Intro. til UML og OO*• C# programstruktur.• Typer, kontrolstrukturer.• Data og metoder.


Software udviklingsmetoder.

Overordnet metode:

1. Fastlæg kravene til systemet. ’’Kravspecifikation’’

2. Analyser omverdnen og systemet. ’’Usecase’’

3. Beskriv strukturen af systemet. ’’Klassediagram’’

4. Design systemet. ’’Algoritmer, sekvenser og tilstande’’

5. Programmer. Løbende test af enkelte dele.

6. Accept test. ’’Opfylder systemet kravspecifikationen?’’


Water-fallsmetoden


Spiral-modellen


UML Unified Modeling Language Standardiseret specifikations sprog til:

• understøttelse af objektorienteret software udvikling. • beskrivelse af objektorienteret software.


UML Unified Modeling Language

• Functional Model– Viser funktionaliteten af systemet fra brugerens synspunkt. – Beskrivelsesform: Use Case Diagram.

• Object Model– Viser strukturer og understrukturer af systemet ved hjælp af

klasser, attributter, operationer og associationer. – Beskrivelsesform: Deployment Diagram og Class Diagram.

• Dynamic Model– Viser den interne adfærd af systemet. – Beskrivelsesform: Sequence Diagram, Activity Diagram og

State Machine Diagram.


Analyse fasen

1. Kik på brugen af systemet.Anvendelsesområdet.

2. Kik på den fysiske struktur.Hardwaren der anvendes.

3. Kik på problemets struktur.Problem området.


Use Case diagram


Aktivitets diagram for sæt parametre


Design layout

• Øjet kikker først øverst til venstre.• Ved dialog, husk Cancel/Annuller nederst til højre.• Ved brug af farver, ha’ en veldefineret betydning.• Samme effekt af samme handling.

Default.txt

Indlæs fil dialog

Vælg fil

AnnullerIndlæs

Hjælp


Deployment Diagram

- Hvor skal de enkelte software dele placeres?


Klasse diagram- Strukturen af selve problemet.


Design fasen

• Sekvenser. Hvem kalder hvem?

• Objekt tilstande. Adfærd af objekterne.

• Algoritme design.


Sekvensdiagram


Objekt tilstande


Algoritmer

• Pseudo kode

• Aktivitetsdiagrammer.

Fx for RegAlgo run.1. Hent ny måleværdi og ny reference.

2. Beregn fejlen: E

3. Beregn outputtet: O = P*E + I*EI + D*(E-oldE)

4. Sæt status: EI= EI+E og oldE= E


Objekt orienteret programmering

Nu er både den statiske og dynamiske struktur på plads

Så kan programmeringen begynde.


C# (CSharp)

Et objektorienteret programmeringssprog.

Første version fra MicroSoft i 2001

Nyeste version er C# 2005


.NET arkitekturen

filnavn.vb filnavn.cs filnavn.cpp

Forskellige compilere

Fx: csc

Assemblies.dll eller .exe (CIL)

Maskin kodeJIT compiler


C# introduktion.

using System; Namespace MyFirst{

class eks1{

public static void Main(){

Console.WriteLine("Hej!"); Console.Write("Skriv dit navn her: "); string navn = Console.ReadLine(); Console.WriteLine("Hej igen - " + navn + ". Jeg er en meget arbejdsom medhjælp.");

} }

}


C# program struktur.De eksisterende systemer, der bruges.

Navnet på dette system

Komponet1(class)Data og kode





Using System; ......

Namespace ......{ classe komponentnavn1

{Data.metoder.

}classe komponentnavn2{

Data.metoder.

} class startkomponent

{static void Main() { Data; kode;}

}}



class Eks1{

private static float a;private static int funk1(float ap){

int a;a = (int)ap;return a;

}

private int funk2(float ap){

return 2*(int)ap;}

static void Main(string[] args){

int a = funk1(3.4f); Eks1 p = new Eks1();a= p.funk2((float)a);

}}

}


C#- overordnet

• Alle programalgoritmer og data skal pakkes ind.

– typisk i en klasse, dvs. ingen globale funktioner eller data.

• Et eksekverbart program indeholder en metode Main()

– applikationens startpunkt.

• C# er case-sensitive.

• C# har operator- og metodeoverloading.

• Ingen multibel arv.

• Alle klasser arver fra Object

• Garbage-collection


Primitive datatypertype Antel

byteOmråde Special format for literals

bool 1 true false

char 2 'A' '\x0041' '\u0041'

sbyte 1 -128 .. 127

byte 1 0 .. 255

short 2 -32768 .. 32767

ushort 2 0 .. 65535

int 4 -2147483648 .. 2147483647

uint 4 0 .. 4294967295 U suffix

long 8 0 .. 2^64-1 L or l suffix

ulong 8 -2^62 .. 2^63-1 U/u and L/l suffix

float 4 +-1.4E-45 .. +-3.4E38 F or f suffix

double 8 +-5.0E-324 .. +-1.7E308

decimal 16 +-1E28 .. +-7.9E28 M or m suffix

string "hello", @"C:\dir\f.txt"


Tilskrivningerint x = 0;float[] ya= new float[10];double[] za= {1,2,3,4,5,6,7};int[,,] x3a= new int[3,4,5];String tal = "3,4E-4";Boolean flag1 = true;uint stort_tal = 23456789;

ya[0]= (float)za[6];x3a[1,2,3]= (int)stort_tal;ya[1]= (float)System.Convert.ToDouble(tal);tal = "dette er en floatværdi: " + tal;za[3] = Math.PI * Math.Cos(ya[1]) - 3;



class Eks1{

private static float a;private static int funk1(float ap){

int a;a = (int)ap;return a;

}

private int funk2(float ap){

return 2*(int)ap;}

static void Main(string[] args){

int a = funk1(3.4f); Eks1 p = new Eks1();a= p.funk2((float)a);

}}

}


Access Modifiers

• Public: Fuld access.• Private: Kun access fra klassen selv.• Protected: Klassen selv og de klasser, der arver

fra denne klasse.• Internal: Kun access fra samme assembly (file).


Beregninger

• +, -, * , / og % (modulus)

– De sædvanlige regler gælder: 2+3*4 = 2+(3*4) = 14

– Math klassen indeholder statiske metoder: Cos, Sin, Tan, Exp, Log osv.

– Divideres 2 hele tal (byte,int, long,,) , fås et helt tal ud: 23/4 giver 5

– Divideres to tal, hvoraf det ene er et reelt tal, så fungerer alt som normalt

– 23%4 giver 3, fordi 4 går op i 23 5 gange med 3 til rest’


Kontrolstrukturen: if-elseif (x < y){

min = x;max = y;

}else{

min = y;max = x;

}

Relationer

>, <, >=, <=, ==, !=

Type test

is eks: ya is float[]

Logiske

||, &&, !eks: (x<=y) && (y< z)

Bit vis logik&, |, ^, ~


Kontrolstrukturen: switch-caseint x= 4;

switch (x){

case 1:Console.WriteLine("x=1");break;

case 2:case 3:

Console.WriteLine("x= 2 eller 3");break;

default:Console.WriteLine("x er ikke lig 1,2 eller 3");break;

}


Kontrolstrukturer: Loopdouble[] databuf = new double[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++){

databuf[i] = 0.0;}

i=0;while (i<5){

databuf[i] = i = i+1; // i++; i+=1;}

foreach (double x in databuf){ Console.WriteLine(x);}


Input/outputfloat b = 29;Console.WriteLine("a= {0,6:F2}", b);Console.WriteLine("a= {0,-6:X}", b);

b = .678e2F;string str1 = string.Format("a= {0,7:F2}", b);string str2= "Lidt mere tekst: \t";string str3 = @" \dir\src\flie.c";Console.WriteLine(str2 + str1 + str3);

a= 29,00a= 1DLidt mere tekst: a= 67,80 \dir\src\flie.c

Format:D Decimaltal.E Exponent.F Fixed point.P Procent.X Hex.


Skrivning til fil

FileStream stream = new FileStream("udfil.txt", FileMode.Create);StreamWriter filoutput = new StreamWriter(stream);

filoutput.WriteLine("a= {0,5:f2}", 5);

filoutput.Flush();filoutput.Close();

a= 5,00

Filen: udfil.txt


Binær filFileStream bstream= new FileStream("udfil.bin", FileMode.Create);BinaryWriter bfil = new BinaryWriter(bstream);BinaryReader bin = new BinaryReader(bstream);bfil.Write((double)b);bfil.Write((double)b + 1);bfil.Write((double)b + 2);bstream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);

Boolean eof = false;while (!eof){ try { Console.WriteLine("in værdi= {0,7:f2}",bin.ReadDouble()); } catch (EndOfStreamException) { eof = true; }}bfil.Close();


try-catch-throw static void ProcessString(string s){

if (s == null){ throw new Exception("ProcessString: - Parameter is null\n");}

}

//-------------------------------------------------------

try{

string s = null;ProcessString(null);

}catch (Exception e){

Console.WriteLine("{0} \n-- Exception caught. --", e);}


Udskrift ved fanget exception

System.Exception: ProcessString: - Parameter is null

at csharpEks.Program.ProcessString(String s) in C:\Documents and Settings\ppm\Dokumenter\Undervisning\Bila\csharpEks\Program.cs:line 62

at csharpEks.Program.Main(String[] args) in C:\Documents and Settings\ppm\Dokumenter\Undervisning\Bila\csharpEks\Program.cs:line 170

-- Exception caught. --


Metode-overloading

void udskriv(float a) { .... }

void udskriv(int a) { .... }

De kan adskilles hvis:– Forskellige typer af parametre.– Forskellige antal parametre.– Forskellig overføringsmetode (value/ref/out).


Parameter overføring

void inc(int x) { x=x+1;}

void inc(ref int x) { x=x+1;}

void readback(out string tekst){tekst=Console.Read();}

.........

int val = 3;

inc(val); // val har værdien 3 efter kaldet

inc(ref val); // val har værdien 4 efter kaldet

String txt;

Readback(out txt);


Constructor

class Rectangle {int x,y,h,w;public Rectangle(int x, int y, int h, int w)

{this.x=x; this.y=y; this.h=h; this.w=w;}public Rectangle(int h, int w)

{this.x=0; this.y=0; this.h=h; this.w=w;}public Rectangle()

{this.x=0; this.y=0; this.h=50; this.w=100;} .....

}

Rectangle rec1= new Rectangle(10,10,30,50);Rectangle rec2= new Rectangle();


Del 2: Avanceret C# programmering

• WindowForm programmering.

• Grafik.

• Flere-trådet programmering.

• Netværksprogrammering.

• Database access.


Eksempel: SimpelPlot


Klassediagram


Event styret programmering.MuseknapperMusebevægelseTastaturTimerNetværkOsv.

Kø

Eventkandlerløkke

private void timer_Tick(object sender, EventArgs e){ ........} private void but_Click(object sender, EventArgs e){ ........}


Grafik.Skaf ’’Graphics’’ objektet for det du vil tegne på.

Fx: Graphics g= grafBox.CreateGraphics();Pen pen = new Pen(Color.Black,3);g.DrawLine(pen, 0, 0, 100, 100);

0,0


Grafik.Skal gentegnes når:

Vindue flyttes, foran liggende vindue fjernes, osv.

Løsning: Re-tegn hver gang der komme et Paint-event.

private void plot_but_Click( object sender, EventArgs e){ PlotForm pwin = new PlotForm(); pwin.setfilname(filename); pwin.setData(databuf); pwin.Show();}

private void grafBox_Paint(object sender, PaintEventArgs e){ g = e.Graphics; pen= new Pen(gcolor,1); for (int i = 0; i < symboler.Count; i++) ((gsymbol) symboler[i]).plot(g, pen); }


Vis eksempel.


Flere trådet programmering.

Ofte består et program af flere parallelle opgaver.– Behandel data fra net.– Logning af status.– Udskrift på skærmen.– Behandling af kommando fra skærmen.– osv.

Strukturmæssigt er det nemmest at betragte disse programmer hver for sig.

Dvs. flere parallelle programmer på en maskine.

Flere trådet programmering.


To tråde: t1 og t2.static Thread t1, t2;static void traad1(){ while (true) { Console.WriteLine("hej jeg er traad 1");

t2.Resume();}}static void traad2(){ while (true) {

Console.WriteLine("hej jeg er traad 2");t2.Suspend(); }

}static void Main(string[] args){ t1 = new Thread(new ThreadStart(traad1)); t2 = new Thread(new ThreadStart(traad2)); t1.Start(); t2.Start();}


Thread interface.

• Prioritet:t1.Priority = ThreadPriority.BelowNormal;

//Normal(default),BelowNormal,Lowest,AboveNormal,Highest

• Sleep:Thread.Sleep(500);

• Join:t1.Join();

• Abort:t1.Abort();


Flere trådet programmering –nemt, men pas på.

• Race condition.Alle tråde kan tilgå samme, ikke lokale data.

Problem: Ikke konsistente data.

Løsning: Udelelig tilgang til fælles data (Mutual exclusion).

• Deadlock.To eller flere tråde venter på hinanden. Ingen kan køre

videre før en kører videre.

Mutual exclusion kan medføre deadlock.

Løsning: Brug mutual exclusion rigtigt.


Mutual exclusionTråd 1

Læser x;

Tråd 2

Læser x;x=x + a;Skriv x;

x=x + a;Skriv x;


Lock af område.class Databuf{

double a;public double DataVal{

set { lock (this) {

a = value; }

}

get { lock (this) {

return a; }

}}

}


Monitor kald.class RingBuffer{ const int size = 10; char[] buf = new char[size]; int inptr = 0, udptr=0, Antdata=0; public void put(char ch) { lock (this) { while (Antdata == size) Monitor.Wait(this); buf[inptr]=ch; inptr= (inptr + 1) % size; Antdata++; Monitor.PulseAll(this); } } public char get() { lock (this) { while (Antdata == 0) Monitor.Wait(this); char ch = buf[udptr]; udptr = (udptr + 1) % size; Antdata--; Monitor.PulseAll(this); return ch; } }}


Deadlock

Tråd 1 Tråd 1

Resurse 1

Resurse 2

Har lock

Ønsker lock

Ønsker lock

Har lock


Netværks-programmering

• Socket klassen– klassisk API.

• TCPListener og TcpClient– Easy to use lag oven på Socket.

• HttpListener og WebRequest– Kan bruges ved kommunikation gennem

firewalls


TCPListenerstatic void Main(string[] args){ TcpListener tcpl = new TcpListener(IPAddress.Any,60080); tcpl.Start(); do { try { Socket sock = tcpl.AcceptSocket(); ServerThread st = new ServerThread(sock); Thread th = new Thread(new ThreadStart(st.Th1)); th.Start(); } catch (Exception e) { Console.WriteLine("Exception message:{0}", e.Message); } } while (true);}


TCPListener

class ServerThread{

Byte[] indata = new Byte[256];ASCIIEncoding aencoder = new ASCIIEncoding();Socket sock;

public ServerThread(Socket s) {this.sock=s;}

public void Th1(){

int n= sock.Receive(indata,indata.Length,0); sock.Send(indata, n, 0); Console.WriteLine("Modtagen data: " + aencoder.GetString(indata, 0, n)); sock.Close();

}}


TCPClientstatic void Main(string[] args){ Byte[] indata= new Byte[256]; ASCIIEncoding aencoder= new ASCIIEncoding();

if (args.Length != 2) { Console.WriteLine( "TCPClient server tekst fx. TCPClient localhost hej<cr>"); } else { TcpClient cl= new TcpClient(args[0],60080); Stream cls= cl.GetStream(); cls.Write(aencoder.GetBytes(args[1]),0,args[1].Length); int n=cls.Read(indata,0,indata.Length); Console.Write("De modtagene data: " + aencoder.GetString(indata,0,n)); }}


HTTPserverpublic static void SimpleHTTPListener(){ HttpListener listener = new HttpListener(); listener.Prefixes.Add(@"http://*:8080/"); listener.Start(); while (true) { HttpListenerContext context = listener.GetContext(); HttpListenerRequest request = context.Request; Console.WriteLine(request.Url.ToString());

HttpListenerResponse response = context.Response; string responseString = "<HTML><BODY> Hello world!</BODY></HTML>"; byte[] buffer = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(responseString); response.ContentLength64 = buffer.Length; System.IO.Stream output = response.OutputStream; output.Write(buffer, 0, buffer.Length); output.Close(); Console.WriteLine("svar"); } listener.Stop();}


WebRequest

public static void Main(){ WebRequest request = WebRequest.Create("http://localhost:8080/tmp"); HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();

Stream dataStream = response.GetResponseStream(); StreamReader reader = new StreamReader(dataStream); string responseFromServer = reader.ReadToEnd();

Console.WriteLine(responseFromServer); reader.Close(); dataStream.Close(); response.Close();}


DataBase håndtering.

Microsoft Accessdatabase

C# program

Opret Connection.

Opbyg SQL Query KommandoUdfør SQL Query kommando

User IDPasswordFilnavn

SELECT FROM ..INSERT INTO ..UPDATE ..DELETE FROM ..


Opret Connection

OleDbConnection conn = new OleDbConnection(@" Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0; User Id=;Password=; Data Source= db1.mdb");

conn.Open();


Opbyg SQL Query kommandoUdfør SQL Query kommando

OleDbCommand cmd = conn.CreateCommand();cmd.CommandText = "SELECT * FROM Addresses";dbReader = cmd.ExecuteReader();while (dbReader.Read()){ string fornavn = (string)dbReader.GetValue(1); string efternavn = (string)dbReader["Address"]; string telenr = (string)dbReader["HomePhone"]; Console.WriteLine("{0},\t{1},\t{2}", fornavn, efternavn, telenr);}


Opbyg SQL Query kommandoUdfør SQL Query kommando

cmd = conn.CreateCommand();cmd.CommandText = @"INSERT INTO Addresses (FirstName, LastName, Address, HomePhone) VALUES(""Viggo"", ""Sørensen"",

""Lokesvej 17"", ""12345678"")";cmd.ExecuteNonQuery();