تحقیق مقاله مفاهیم اولیه برنامه نویسی در دات نت

 ( بخش اول )

دات نت محیطی جدید بمنظور طراحی، پیاده سازی  و اجرای برنامه های کامپیوتری را در اختیار طراحان و پیاده کنندگان نرم افزار قرار می دهد.  با استفاده از پلات فرم فوق ، می توان بسرعت اقدام به پیاده سازی نرم افزار نمود.

برنامه های تولیده شده ، امکان استفاده از پتانسیل های  محیط

( Common Language Runtime CLR ) را خواهند داشت . آشنائی با مفاهیم اولیه برنامه نویسی در محیط فوق ، دارای اهمیت خاص خود بوده و  سرعت در استفاده مطلوب از محیط فوق ، را بدنبال خواهد داشت . در مقالاتی که در این زمینه ارائه خواهد شد به بررسی مفاهیم اولیه برنامه نویسی محیط فوق ، خواهیم پرداخت . در این راستا ، در ابتدا با نحوه نوشتن یک برنامه  آشنا و در ادامه به تشریح برخی از مفاهیم مهم در این زمینه ، خواهیم پرداخت .

نوشتن یک برنامه در فریمورک دات نت

تمامی زبانهای حمایت شده در دات نت ، از سیستم نوع یکسان ، کتابخانه کلا س فریمورک مشابه  و  CLR استفاده خواهند کرد . بدین ترتیب، تمامی برنامه های نوشته شده با یکی از زبانهای حمایت شده ، خصایص مشابهی را به اشتراک می گذارند. شاید مهمترین تفاوت قابل توجه در رابطه با زبان های برنامه نویسی حمایت شده در دات نت ،  به گرامر هر یک از آنها برگردد . ( در مثال هائی که در این مقاله ذکر می گردد ، از ویرایشگر Notepad ،در مقابل ویژوال استودیو دات نت،  استفاده شده است . مثال های ارائه شده به اندازه کافی ساده بوده تا بتوان بکمک آنان با  فرآیندهای ترجمه و اجراء ، بسرعت آشنا گردید ).

نوشتن یک برنامه

برای نوشتن یک برنامه ساده در دات نت ، مراحل زیر را دنبال می نمائیم :

فاز اول : ایجاد برنامه

برنامه Notepad را فعال و  پس از درج کدهای زیر آن را با نام  Hello.vb ، ذخیره نمائید .

یک برنامه نمونه  نوشته شده به زبان VB.NET

(شکل در فایل اصلی موجود است)

Imports  System

Public Class MainApp

     Public Shared Sub Main( )

          Console.WriteLine( "Welcome to .NET Programming " )

      End Sub

End Class 

فاز دوم : ترجمه و ایجاد یک فایل اجرائی

برای اجراء برنامه ایجاد شده در مرحله قبل ، در ابتدا کمپایلر VB.NET را از طریق خط دستور و بصورت زیر فعال می نمائیم : ( دستور فوق را می توان از طریق خط دستور ویندوز و یا خط دستور موجود در ویژوال استودیو ، فعال کرد )

vbc  Hello.vb

           در ادامه و پس از ایجاد فایل اجرائی (hello.exe ) ، امکان اجرای برنامه فراهم می گردد.

استفاده از Namespace

با استفاده از VB.NET ، می توان به کلاس ها مراجعه و از آنان استفاده کرد . در مثال زیر ، یک نمونه از کلاس System.Io.FileStream ، ایجاد شده است .

Dim aFileStream  As  System.IO.Filestream  

مراجعه به Namespace های مورد نیاز در یک برنامه روشی مناسبتر در این زمینه است . با  استفاده از namespace ، ضرورتی به توصیف تمامی مراجعات به کتابخاته کلاس ، وجود نخواهد داشت .

Imports System.IO

.....

Dim aFileStream As Filestream 

مثلا" برای دستیابی به اشیاء System ، می بایست از Namespace با نام System در برنامه استفاده گردد. ( Imports) .

تعریف namespace و کلاس 

VB.NET ، امکانات حمایتی لازم در خصوص ایجاد Namespace های خاص و کلاس های مربوط به آن را ارائه می نماید. (نکته : مدل زیر یک روش عمومی برای نامگذاری namespace است ) :

CompanyName.TechnologyName

.For Example:

Microsoft.Office

namespace در VB.NET 

در VB.NET با استفاده از عبارت namespace می توان یک namespace را تعریف کرد . با استفاده از  namespace تعریف شده ،  امکان کپسوله نمودن کلاس های ایجاد شده ، فراهم خواهد شد.

Namespace CompVB

   Public Class StringComponent

      ....

   End Class

End Namespace

برخی از ویژگی های namespace  عبارتند از :

 namespace می تواند درون سایر namespace ها ، مستقر گردند .

یک namespace می تواند در چندین فایل تعریف گردد .

یک فایل حاوی کد مبداء می تواند چندین namespace  را تعریف نماید.

نقاط ورود ، حوزه ، تعاریف

هر برنامه اجرائی می بایست شامل یک نقطه ورود خارجی باشد . مکان فوق ، محلی را که برنامه اجرای خود را از آنجا آغاز می نماید ، مشخص می نماید..در  VB.NET تمامی کد می بایست در متدهای یک کلاس قرار بگیرد.

نقاط ورود در VB.NET 

بمنظور ارائه کد  نقطه ورود در VB.NET ، در ابتدا می بایست یک ماژول و یا یک کلاس مشخص گردد .

Public Module modMain

Public Class clsMain

در ادامه می بایست نقطه ورود برای برنامه ، مشخص گردد. نقطه ورود ، می بایست بعنوان یک  متد عمومی که main نامیده می شود ، در نظر گرفته شود.( کمپایلر به دانش فوق نیاز خواهد داشت ) . در یک کلاس ، متد فوق می بایست بصورت اشتراکی تعریف گردد .امکان تعریف متد فوق در یک ماژول بصورت اشتراکی ، وجود نخواهد داشت . نحوه تعریف ( مشخص نمودن ) نقاط ورود برای یک ماژول و یا یک کلاس ، بصورت زیر است :

(شکل در فایل اصلی موجود است)

Public Module modMain

      Public Sub Main( )

         ...

      End Sub

 End Module

Public Class clsMain

      Public Shared Sub Main( )

        ...

      End Sub

End Class

حوزه   

VB.NET ، از نقطه بعنوان یک عملگر resolution حوزه ، استفاده می نماید . مثلا" در صورت استفاده از متد WriteLine مربوط به کلاس Console ،   از گرامر Console.WriteLine ، استفاده می شود.

تعاریف

در VB.NET ، الزامی  به تعریف یک متغیر قبل از استفاده از آن نمی باشد . پیشنهاد می گردد که در چنین مواردی متغیرها با صراحت تعریف گردند. در این راستا می توان از  عبارت options ، استفاده کرد.  بمنظور ایجاد نمونه ای از یک شی ، از  New استفاده می گردد. مثال زیر ، نحوه تعریف یک شی از نوع Comp در namespace با نام Lib   و با نام MyComp را نشان می دهد .

Dim myComp As New Lib.Comp( )

کنسول ورودی و خروجی

می توان  از کلاس Console ، مربوط به CLR وابسته به System Namespace  ،  برای ورودی و خروجی هر نوع رشته و مقادیر عددی توسط متدهای Read , ReadLine و Write,WriteLine استفاده کرد . برنامه زیر، نحوه نمایش یک رشته در خروجی را نشان می دهد .

برنامه نمونه :(شکل در فایل اصلی موجود است)

Imports  System

Public Class MainApp

     Public Shared Sub Main( )

          Console.WriteLine( "Welcome to .NET Programming " )

      End Sub

End Class 

ترجمه و اجراء یک برنامه فریمورک دات نت 

اکثر جنبه های برنامه نویسی در دات نت برای تمامی زبانهای سازگار ، یکسان است . هر کمپایلر حمایت شده باعث تولید کدهای "خود تشریح "  MSIL)Microsoft Intermediate Language) ، می گردد . تمامی کدهای مدیریت یافته ( Managed code ) با استفاده از CLR(Common Language runtime) ، اجراء خواهند شد . CLR ، امکان یکپارچگی بین برنامه ها ، مدیریت اتوماتیک حافظه ، برخورد یکدست با موارد خاص و استثناء ، امنیت پیشرفته و در نهایت  یک مدل برنامه نویسی ساده و همگن را ارائه می نماید. 

گزینه های کمپایلر

فریمورک دات نت،  دارای یک کمپایلر خط دستوری برای VB.NET است ( vbc.exe ) . برای ترجمه برنامه Hello.vb ، بکمک کمپایلر فوق ، از دستور زیر استفاده می شود :

vbc Hello.vb

گرامر فوق،  باعث فراخوانی کمپایلر VB.NET  می گردد. در این مثال خاص، صرفا" نام فایل مورد نظر برای کمپایلر مشخص شده و در ادامه ، کمپایلر فایل اجرائی را تولید خواهد کرد ( Hello.exe )

گزینه های خط دستور

در VB.NET ، می توان  لیست کاملی از گزینه های همراه کمپایلر را با استفاده از ?/ ، مشاهده نمود ( ?/ Vbc ) . از گزینه های مفید در این زمینه، می توان به  سوئیچ out/ ، ( نام فایل خروجی را مشخص می نماید)  و سوئیچ target/ ، ( نوع کد مقصد را مشخص می نماید") ، اشاره کرد. بصورت پیش فرض ، نام فایل خروجی مشابه نام فایل ورودی و با انشعاب exe . ، خواهد بود. مقدار پیش فرض برای تعیین نوع کد مقصد ، یک برنامه اجرائی است ( سوئیچ t/ ، دارای عملکردی معادل با سوئیچ target/ است ). دستور زیر نحوه استفاده از سوئیچ های فوق را نشان می دهد :

vbc /out :hello.exe  /t:exe hello.vb  

استفاده از  گزینه کمپایل reference/ 

در زمان مراجعه به سایر اسمبلی ها ، می بایست از سوئیچ  reference/ ، استفاده گردد . گزینه فوق این امکان را برای کمپایلر فراهم می آورد که اطلاعاتی را ایجاد و در کتابخانه های مشخص شده استقرار تا زمینه استفاده از آنان برای کد مورد نظر ( در حال ترجمه ) ، فراهم گردد. مثال زیر نحوه ایجاد یک برنامه اجرائی از طریق خط دستور و  با استفاده از reference /  ، را نشان می دهد .

 ( عملکرد سوئیچ r / مشابه reference /  است ).

Vbc / r:assembll.dll  , assemb2.dll / out :output.exe  input.vb   

در بخش دوم این مقاله به بررسی فرآیند اجراء مدیریت یافته ( اداره شده ) ، خواهیم پرداخت .

مفاهیم اولیه برنامه نویسی در دات نت ( بخش دوم )

در بخش اول این مقاله به بررسی یک برنامه نمونه ساده دات نت پرداخته شد و از این رهگذر با برخی  مفاهیم اولیه و در عین حال مهم  برنامه نویسی  در دات نت آشنا شدیم . در بخش دوم این مقاله به بررسی فرآیند اجراء پرداخته و بدنبال آن با برخی دیگر از مفاهیم اساسی برنامه نویسی در دات نت آشنا خواهیم شد .

در فریمورک دات نت ، CLR زیر ساخت لازم برای یک محیط اجراء مدیریت یافته ( اداره شده ) را فراهم می نماید . در زمان پیاده سازی  یک برنامه در فریمورک دات نت ، برنامه مورد نظر می تواند  با استفاده از هر یک از زبان های سازگار با CLR ، نوشته گردد. کمپایلر استفاده شده ، کدها را به مقصد CLR ، ترجمه می نماید . پس از فرآیند ترجمه کد نوشته شده ،  یک ماژول مدیریت یافته( اداره شده )  ایجاد خواهد شد. ماژول فوق، در  فایلی  که PE)Portable Executable) ، نامیده می شود، قرار گرفته و شامل اطلاعات زیر خواهد بود :

 MSIL)Microsoft Intermediate Language) ، کمپایلر کد نوشته شده  را به MSIL ترجمه می نماید . کد فوق ، مجموعه ای از دستورالعمل های مستقل از نوع پردازنده  بوده و  در ادامه با توجه به نوع پردازشگر به کدهای مختص ماشین تبدیل می گردند.

Type metadata .اطلاعات فوق ،  نوع ها ، اعضاء و سایر مراجع  استفاده شده توسط  CLR  در زمان اجراء را بطور کامل تشریح خواهد کرد.

مجموعه ای از سایر منابع . منابع فوق ،  شامل موارد متععدی نظیر فایل های Jpg .  و یا Bmp . ،  می باشند .

اگر در زمان استفاده از کمپایلر ویژوال بیسیک از سوئیچ target /  ، استفاده و مقدار آن  Exe و یا Library  در نظر گرفته شود ، کمپایلر یک ماژول اجرائی را تولید که یک اسمبلی (Assembly ) خواهد بود.  اسمبلی ها  بخش ضروری و اساسی برنامه نویسی در فریمورک دات نت بوده و CLR از آنان بعنوان  واحدهای پایه  و بمنظور اشتراک ، بکارگیری امنیت و ورژن های متفاوت، استفاده می نماید. CLR  دات نت ، صرفا" کدهای MSIL را که  در یک اسمبلی موجود  می باشند ، اجراء خواهد کرد . در صورتیکه بهمراه سوئیچ target /  (در کمپایلر ویژوال بیسیک ) ، از Module استفاده شود ، کمپایلر یک ماژول مدیریت یافته را تولید که یک اسمبلی نخواهد بود .ماژول تولیده شده ، شامل یک مانیفست نبوده و نمی تواند توسط CLR ، اجراء گردد.    یک ماژول مدیریت یافته را می توان به یک اسمبلی  و از طریق استفاده از کمپایلر ویژوال بیسیک و یا با استفاده از Assembly Linker) Al.exe) اضافه نمود. در ادامه به تشریح MSIL ، متادیتا و اسمبلی خواهیم پرداخت .

کد اجرائی 

در زمان اجرای  یک برنامه مدیریت یافته ، لودر سیستم عامل ، CLR را در حافظه مستقر و در  ادامه زمینه اجرای  کد MSIL ماژول های مدیریت یافته ، فراهم می گردد. با توجه به اینکه پردازنده  میزبان در مقطع کنونی ، قادر به اجرای مستقیم دستورالعمل های MSIL  نخواهد بود، CLR ، می بایست در ابتدا دستورالعمل های MSIL را به کد مختص ماشین و با توجه به نوع پردازنده ،  تبدیل نماید .