سی شارپ #C

سی شارپ (به انگلیسی: C#، ‎/si ʃɑːrp/‎ see sharp) زبانی شیءگرا و سطح بالا از خانوادهٔ زبان‌های چارچوب دات‌نت شرکت مایکروسافت است.

زبان سی شارپ، یک زبان برنامه‌نویسی چند الگویی و منظم شده مدل‌های تابعی، امری، عمومی، شیءگرا و جز گرا و در بستر دات نت می‌باشد. این زبان توسط مایکروسافت و جزئی از دات نت به وجود آمد و بعداً استانداردهای ECMA و ISO را نیز دربر گرفت. سی شارپ یکی از ۴۴ زبان برنامه‌نویسی است که توسط زمان اجرای زبان مشترک از چارچوب دات‌نت پشتیبانی و در همه جا به وسیله مایکروسافت ویژوال استودیو شناخته می‌شود.

زبان سی شارپ با قدرت و در عین حال سطح بالای خود توانسته توجه بسیاری از برنامه نویسان را به خود جلب کند.

این زبان برپایه سادگی، مدرن بودن، همه منظوره و شیءگرا بودن ساخته شد. آندرس هجلزبرگ، طراح زبان برنامه‌نویسی دلفی، سرپرستی تیم طراحان زبان سی شارپ را بر عهده داشت. این زبان دارای دستوری شیءگرا مشابه ++C است و به شدت از زبان‌های جاوا و دلفی تأثیر پذیرفته است. در ابتدا نام این زبان COOL بود که مخفف C like Object Oriented Language بود، هر چند در ژوئیه ۲۰۰۰، زمانی که مایکروسافت پروژه را عمومی اعلام کرد، اسم آن به سی شارپ تغییر پیدا کرد.

اهداف طراحی زبان سی شارپ

استاندارد ECMA این اهداف طراحی زبان را برای سی شارپ برآورده می‌سازد:

• سی شارپ یک زبان برنامه‌سازی ساده، مدرن و نوآور برای اهداف عمومی و شیءگرا است.
• به دلیل اهمیت داشتن موضوع نیرومندی و دوام و بهره‌وری برنامه‌نویس، زبان دارای چک‌کننده Strong Type، چک‌کننده مرزهای آرایه، تشخیص حالت‌هایی که یک متغیر مقداردهی اولیه نشده است، قابلیت انتقال کدها و Garbage Collection خودکار است.
• این زبان برای استفاده در اجزای توسعه نرم‌افزار برای دستیابی به مزایای سامانه‌های توزیعی در نظر گرفته شده است.
• قابلیت انتقال برنامه‌نویس بسیار مهم است، خصوصاً برای آن دسته از برنامه‌نویسانی که با زبان‌های C و C++ آشنا هستند.
• پشتیبانی از این زبان برای بین‌المللی شدن بسیار مهم است.
• زبان سی شارپ برای نوشتن برنامه‌ها برای سامانه‌های تعبیه شده و میزبان در نظر گرفته شده است، سیستم عامل‌های پیچیده بسیار بزرگ گرفته تا توابع اختصاصی بسیار کوچک.
• هر چند برنامه‌های نوشته شده با سی شارپ طوری هستند که از لحاظ حافظه و پردازنده مورد نیاز مقرون به صرفه باشند، ولی خود زبان از لحاظ اندازه و کارایی به خوبی زبان‌های C و اسمبلی نیست.
• در هر نرم‌افزاری که بتوان کدهای سی شارپ را وارد کرد بخشی وجود دارد که برای افراد مبتدی در برنامه‌نویسی است این بخش console.aplication نام دارد

• اهداف طراحی زبان سی شارپ

  استاندارد ECMA این اهداف طراحی زبان را برای سی شارپ برآورده می‌سازد:

  • سی شارپ یک زبان برنامه‌سازی ساده، مدرن و نوآور برای اهداف عمومی و شیءگرا است.
  • به دلیل اهمیت داشتن موضوع نیرومندی و دوام و بهره‌وری برنامه‌نویس، زبان دارای چک‌کننده Strong Type، چک‌کننده مرزهای آرایه، تشخیص حالت‌هایی که یک متغیر مقداردهی اولیه نشده است، قابلیت انتقال کدها و Garbage Collection خودکار است.
  • این زبان برای استفاده در اجزای توسعه نرم‌افزار برای دستیابی به مزایای سامانه‌های توزیعی در نظر گرفته شده است.
  • قابلیت انتقال برنامه‌نویس بسیار مهم است، خصوصاً برای آن دسته از برنامه‌نویسانی که با زبان‌های C و C++ آشنا هستند.
  • پشتیبانی از این زبان برای بین‌المللی شدن بسیار مهم است.
  • زبان سی شارپ برای نوشتن برنامه‌ها برای سامانه‌های تعبیه شده و میزبان در نظر گرفته شده است، سیستم عامل‌های پیچیده بسیار بزرگ گرفته تا توابع اختصاصی بسیار کوچک.
  • هر چند برنامه‌های نوشته شده با سی شارپ طوری هستند که از لحاظ حافظه و پردازنده مورد نیاز مقرون به صرفه باشند، ولی خود زبان از لحاظ اندازه و کارایی به خوبی زبان‌های C و اسمبلی نیست.
  • در هر نرم‌افزاری که بتوان کدهای سی شارپ را وارد کرد بخشی وجود دارد که برای افراد مبتدی در برنامه‌نویسی است این بخش console.aplication نام دارد

تاریخچه

در سال ۱۹۹۹، شرکت سان اجازه استفاده از زبان برنامه‌نویسی جاوا را در اختیار مایکروسافت قرار داد تا در سیستم‌عامل خود از آن استفاده کند. جاوا در اصل به هیچ پلت فرم یا سیستم‌عاملی وابسته نبود، ولی مایکروسافت برخی از مفاد قرار داد را زیر پا گذاشت و قابلیت مستقل از سیستم‌عامل بودن جاوا را از آن برداشت. شرکت سان پرونده‌ای علیه مایکروسافت درست کرد و مایکروسافت مجبور شد تا زبان شیءگرای جدیدی با کامپایل جدید که به ++C شبیه بود را درست کند. در طول ساخت دات نت، کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

کلاس‌های کتابخانه‌ای با زبان و کامپایلر SMC نوشته شدند. در سال ۱۹۹۹ آندرس هلزبرگ گروهی را برای طراحی زبانی جدید تشکیل داد که در آن زمان نامش COOL بود و همانند C بود با خواص شیءگرایی. مایکروسافت در نظر داشت اسم این زبان را تا آخر Cool قرار دهد، ولی به دلیل مناسب نبودن برای اهداف تجاری این کار را نکرد. در ارائه و معرفی رسمی چارچوب دات‌نت در PDC در سال ۲۰۰۰ این زبان به سی شارپ تغییر نام یافت و کتابخانه کلاس‌ها و runtime در ای‌اس‌پی‌دات‌نت به سی شارپ منتقل کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

شدند. مدیر و سرپرست طراحان در مایکروسافت آندرس هلزبرگ بود که تجربه قبلی او در طراحی Framework و زبان‌های برنامه سازی++Borland، دلفی، Turbo Pascal، ویژوال ++C به آسانی در دستورالعمل‌های سی شارپ قابل رویت است و به همان خوبی در هسته CLR.کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

ویژگی‌ها

برخی از تفاوت‌های زبان سی شارپ با C و ++C عبارتند از:

• هیچ تابع یا متغیر سراسری (Global) وجود ندارد، تمام متدها و اعضا بایستی در داخل کلاس‌ها تعریف شوند. این امر ممکن است، هر چند برای استفاده از متغیرها و توابع عمومی باید از متدها و متغیرها در کلاس‌های عمومی استفاده کرد.
• متغیرهای عمومی، برخلاف C و ++C، نمی‌توانند بلاک‌های پیوستی را در بر بگیرند.
• سی شارپ دارای یک نوع داده بولی است (bool). برخی از عبارت‌ها مانند while و if که شرطی هستند، نیازمند یک عبارت نوع بولی هستند. همان‌طور که ++C نیز دارای نوع داده بولی است، این نوع داده به راحتی می‌تواند به یا از Integerها تبدیل شود، و عبارتی مانند (if(a نیازمند این امر است که a از یک نوع قابل تبدیل به bool یا اشاره گر باشد. کامپایلر سی شارپ برنامه‌نویس را در این شرایط مجبور به استفاده از عباراتی می‌کند که به درستی یک مقدار bool را برمی‌گردانند؛ بنابراین دستوری مانند (if(a = b باعث بروز خطا می‌شوند. (به جای = بایستی از == استفاده شود)
• در سی شارپ، اشاره گرهای به حافظه بایستی فقط در داخل بلوکهای unsafe استفاده شوند و برنامه در این حالت برای اجرا نیاز به اجازه از کاربر دارد. بیشتر دسترسی شی از طریق شی امن است که یا همیشه در حال اشاره به شی صحیح موجود است یا یک مقدار Null دارد. اشاره گری به شی به درد نخور یا بلاک حافظه رندم غیرممکن است. اشاره گر نا امن می‌تواند به نمونه‌ای از value-type، آرایه، رشته یا بلاکی که حافظه به آن داده شده است اشاره نماید. کدی که به عنوان نا امن علامت نخورده باشد، هنوز می‌تواند اشاره گرها را از سامانه بازیابی یا در آن ذخیره کند ولی نمی‌تواند مرجع جدیدی به آنها اختصاص دهد.
• حافظه ساماندهی شده نمی‌تواند صریحاً آزاد شود، ولی به‌طور خودکار به عنوان به درد نخور تلقی می‌شود. انتخاب آدرس‌های به درد نخور حافظه نفوذ ناپذیر است. هم چنین سی شارپ با استفاده از عبارات، پشتیبانی مستقیمی از پایان اجباری می‌کند (پشتیبانی از اصطلاح Resource Acquisition Is Initialization).
• وراثت چندگانه از کلاس‌ها در این زبان پشتیبانی نمی‌شود. البته یک کلاس امکان ارث بری از تعداد نامحدود واسط‌ها را دارد. پشتیبانی نکردن از وراثت چندگانه به دلیل اهداف معماری این زبان در CLI و برای جلوگیری از پیچیدگی است. در عوض می‌توان از اینترفیس‌های مختلف استفاده کرد؛ یعنی برای یک کلاس که احتمالاً فرزند کلاسی دیگر است (ارث برده) می‌توان چندین اینترفیس را پیاده‌سازی (Implement) نمود.
• سی شارپ بسیار typesafe تر از C++ است. تنها تبدیلات ضمنی مثل تبدیل نوع داده کوچکتر به بزرگتر یا تبدیل نوع مشتق شده به نوع پایه به‌طور پیش فرض و بدون خطا صورت می‌پذیرد. هیچ تبدیل ضمنی ای میان Booleanها و Integerها وجود ندارد و هر تبدیل user-defined بایستی به صراحت با یکی از کلمات explicit یا implicit نشانه گذاری شود. تبدیل b به a در حالتی که a یک Integer و b یک double باشد در زبان C++ مجاز است اما در سی شارپ به یک خطای زمان کامپایل منجر می‌شود (بایستی به صورت explicit تعریف شود)
• سی شارپ بستری امن و قدرتمند برای ساخت نرم‌افزارهای hybrid را مهیا می‌کند.
• آموزش سی شارپ بسیار راحت می‌باشد.
• اعضای Enumeration در داخل محدوده شخصی خود قرار دارند.
• سی شارپ قابلیت syntactic sugar را برای توابع متداول، اکسسورها و ماجول‌های کسول شده در یک کلاس به صورت ویژگی‌ها قرار داده است.

اکسسورها که خاصیت نیز گفته می‌شوند در زبان سی شارپ قادر به کنترل دسترسی اعضا و معتبرسازی داده‌ها هستند.

• تمام انواع بازتابی (Reflection) و بازیابی (Recovery) قابل استفاده است.
• در حال حاضر (۳ ژوئن ۲۰۰۸) دارای ۷۷ کلمه رزرو شده است.

این زبان جزو زبان‌های خانواده c می‌باشد و شباهت سینتکسی با زبان جاوا دارد

ساختمان داده (ساختار و ذخیره‌سازی داده)

این کامپایلر در مقابل C یا ++C دارای ساختار بسیار متفاوتی است که دانستن آن به برنامه‌نویس امکان نوشتن برنامه‌های بسیار بهینه را خواهد داد.

رشته‌ها

در C یا ++C ساختار رشته به صورت ارایه‌ای از نوع char بود که امکان اضافه کردن به رشته را محدود می‌کرد به دلیل ثابت بودن طول در آغاز تعریف ولی در سی شارپ دو نوع متفاوت رشته وجود دارد؛ که یکی به صورت ارایه‌ای با طول ثابت ۲۵۶(در عمل ۲۵۵)موجوداست (به صورت پیش فرض) و در صورتی که با کمبود جا روبرو شود فضای جدید (بزرگتر) یافته و به ان انتقال می‌دهد؛ ولی در نوع دوم رشته‌ها از لیست پیوندی استفاده می‌شود.

سامانه یکپارچه شده

سی شارپ دارای یک سامانه نوع یکپارچه است که به آن CTS می‌گویند. این بدان معناست که تمام انواع، شامل موارد اصلی مانند Integerها، مشتق شده از System.Object هستند. به عنوان مثال، هر نوع یک متد به نام ToString() را به ارث می‌برد. بخاطر کارایی، انواع اولیه (و انواع مقداری) به‌طور داخلی فضایی برای آنها بر روی پشته در نظر گرفته می‌شود.

انواع داده

CTS داده‌ها را به دو نوع تقسیم می‌کند:

• نوع مقداری (Value Type)
• نوع ارجاعی (Refrence Type)

انواع داده‌ای توده ساده‌ای از داده می‌باشند. نمونه‌های انواع داده‌ای نه هویت مرجعی دارند و نه مفاهیم مقایسه مراجع را. برای مقایسه برابری یا عدم برابری انواع داده‌ای، خود مقدار داده‌ها را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم مگر اینکه عملگرهای مشابه دوباره تعریف شده باشند. مقادیر داده‌های مرجعی همیشه یک مقدار پیش فرض دارند و همیشه می‌توانند ایجاد یا کپی شوند. یکی دیگر از محدودیت‌های انواع داده‌ای این است که آنها نمی‌توانند از یکدیگر مشتق شوند (ولی می‌توانند اشتراکاتی داشته باشند) و کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

هم چنین نمی‌توانند در سازنده مقدار دهی اولیه شوند. مثالی از انواع داده‌ای، بعضی از انواع اولیه مانند int و float و char و System.DateTime می‌باشند. در مقابل، انواع مرجعی مفهوم تعریف مرجعی را دارند (که در آن هر نمونه از نوع مرجع، به‌طور ذاتی از دیگر نمونه‌ها جدا می‌شود، حتی اگر داده هر دو نمونه یکی باشد). این دقیقاً نمونه مشابه مقایسه تساوی یا عدم تساوی داده‌های مرجعی است، که در آن آزمایش برای مرجع‌ها از داده‌ای‌ها سریع تر است. در کل نه همیشه امکان تعریف نمونه مرجعی کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

وجود دارد و نه امکان کپی یا نمایش مقادیر مقایسه دو نمونه؛ ولی به هر حال انواع مرجعی خاص می‌توانند این اعمال را از طریق سازنده‌های عمومی یا اجرای واسط‌های مشابه (مثل ICloneable یا IComparable) انجام دهند. نمونه‌هایی از انواع مرجعی، اشیاء، System.String و Sysmet.Array می‌باشند. هر دو نوع داده قابلیت انعطاف توسط تعریف به وسیله کاربر را دارند. در واقع وقتی ما نوع داده‌ای را به تابع ای ارسال می‌کنیم، آدرس داده نیز فرستاده می‌شود. البته این امر پیش فرض است ولی برای داده‌های مثل آرایه، رشته‌ای، آدرس فرستاده می‌شود و ارسال از نوع مرجع می‌شود.کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

استانداردسازی

در اوت سال ۲۰۰۰، شرکت مایکروسافت، و Hewlett-Packard و شرکت اینتل به عنوان پشتیبان مشخصات سی شارپ را مانند CLI به سازمان استانداردسازی ECMA ارائه کردند. در دسامبر سال ۲۰۰۱، این سازمان، ECMA-۳۳۴ را با عنوان مشخصات زبان سی شارپ منتشر کرد. سی شارپ در سال ۲۰۰۳ به عنوان یک استاندارد ISO به ثبت رسید(ISO/IEC ۲۳۲۷۰). در سال ۲۰۰۲، ECMA دومین ویرایش از خصوصیات زبان سی شارپ را پذیرفت.

در ژوئن سال ۲۰۰۵، ECMA سومین ویرایش را با اضافه کردن مواردی همچون کلاس‌های partial، متدهای ناشناس، انواع nullable و Genericها منتشر کرد. در ژوئیه ۲۰۰۵، ECMA استانداردها و TRها را همراه با پردازش Fast-Track اخیر به ISO/IEC JTC پیشنهاد کرد. این روند معمولاً ۶ تا ۹ ماه زمان می‌برد. آخرین ویرایش این زبان در ۱۵ اوت سال ۲۰۱۲ در قالب Framework ۴٫۵ ارائه گردید

کارایی

با توجه به توابع موجود در چارچوب دات‌نت امکان استفاده از این توابع وجود دارد که می‌توان گفت برای هر کاری شرکت مایکروسافت تابعی پیش‌بینی کرده؛ که این امکان را ایجاد می‌کند که به فایل اصلی پروژه هیچ فایل کتابخانه‌ای را اضافه نکنید (هم به صورت دستی یا خود کامپایلر). این موضوع خود باعث ایجاد فایل‌های خروجی با حجم بسیار کم می‌شود. این موضوع در بسیاری از موارد کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

بسیار اهمیت دارد. برنامه‌های سی شارپ، همچون تمام برنامه‌های نوشته شده در چارچوب دات‌نت و سایر محیط‌های ماشینی مجازی مانند جاوا، نیازمند منابع سامانه و حافظه بیشتری نسبت به برنامه‌های نوشته شده با سایر زبان‌ها مانند سی پلاس پلاس است و هم چنین سرعت کمتری نیز دارد. هر چند تعریف زبان سی شارپ و CLI تحت استانداردهای ISO و ECMA استاندارد کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

شده‌اند،CLI تنها قسمتی از Base Class Library (BCL) مایکروسافت می‌باشد که شامل کلاس‌های غیر استاندارد استفاده شده در برنامه‌های سی شارپ نیز می‌شود. از این گذشته، بعضی از قسمت‌های BCL تحت حق امتیاز مایکروسافت هستند که ممکن است پیاده‌سازی کامل framework را مختل کند، زیرا تنها بخش‌های استاندارد دارای حق محافظت RAND در برابر مدعیان را دارند. همچنین در ساخت انواع برنامه‌های کاربردی از قبیل CRMها نیز قابل استفاده می‌باشدکوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعیکوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

پیاده‌سازی‌ها

متداول‌ترین کامپایلر سی شارپ، Microsoft Visual C# می‌باشد.

کامپایلرهای سی شارپ

• پروژه Microsoft Rotor (در حال حاضر به عنوان Shared Source Common Language Infrastructure شناخته می‌شود) (ثبت شده فقط برای استفاده آموزشی و تحقیقی) یک پیاده‌سازی منبع اشتراکی از CLR Runtime را فراهم می‌آورد و یک کامپایلر سی شارپ، و یک زیرمجموعه از کتابخانه]] CLI Framework مورد نیاز.
• پروژه Mono یک اوپن سورس از کامپایلر سی شارپ است، یک پیاده‌سازی اوپن سورس کامل از CLI شامل کتابخانه‌های Framework مورد نیاز که در ECMA ظاهر شده‌اند، و یک پیاده‌سازی کامل نزدیک به بقیه کتابخانه‌های اختصاصی کلاس چارچوب دات‌نت مایکروسافت.
• پروژه DotGNU نیز یک اوپن سورس از کامپایلر سی شارپ است، که پیاده‌سازی آن بسیار نزدیک به Common Language Infrastructure می‌باشد و کتابخانه‌های framework مورد نیاز موجود در ECMA و زیر مجموعه‌ای از کلاس‌های کتابخانه‌ای شخصی مایکروسافت در دات نت و دات نت ۲ را دربردارد.

کاملاً شبیه به پروژه Mono.

نام زبان

اسم سی شارپ از علامت موسیقی شارپ گرفته شده است که در موسیقی بیانگر این است که متن نوشته شده باید نیم قدم از خط بالاتر باشد.^[۹] مطابق با ECMA-۳۳۴، بخش ۶، مخفف‌ها و اختصارها، نام زبان به صورت «#C» نوشته می‌شود(«کلمه لاتین C (U+۰۰۴۳) به همراه علامت عددی #(U+۰۰۲۳)») که به صورت «سی شارپ» تلفظ می‌شود. علامت «#» نباید با علامت شارپ در موسیقی(♯، U+266F) که در یک صفحه کلید استاندارد وجود ندارد اشتباه گرفته شود. پسوند شارپ، توسط بسیاری کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

دیگر از زبان‌های دات نت مانند #J، #A و #F نیز به کار رفته است. پیاده‌سازی اولیه از زبان ایفل تحت دات نت نیز #Eiffel نام داشت که الان زبان ایفل را به‌طور کامل پشتیبانی می‌کند. هم چنین این پسوند بعضی وقت‌ها در کتابخانه‌ها نیز به کار می‌رود، مانند #Gtk، #Cocoa و #Qt.کوتاه کردن بوسیله هوش مصنوعی

لینک بلاک

ممنو از ویکی