Из символов составляются более крупные строительные блоки: лексемы, директивы препроцессора и комментарии.

Состав языка

Язык программирования можно уподобить примитивному иностранному языку с жесткими правилами без исключений. Изучение иностранного языка обычно начинают с алфавита, затем переходят к словам и законам построения фраз, и только в результате длительной практики и накопления словарного запаса появляется возможность свободно выражать на этом языке свои мысли. Примерно так же поступим и мы при изучении языка C#.

Алфавит и лексемы

Все тексты на языке пишутся с помощью его алфавита. В C# используется кодировка символов Unicode. Кодировкой, или кодовой таблицей (character set), называется соответствие между символами и кодирующими их числами. Кодировка Unicode позволяет представить символы всех существующих алфавитов одновременно. Каждому символу соответствует свой уникальный код.

Алфавит C# включает:

· буквы (латинские и национальных алфавитов) и символ подчеркивания (_), который употребляется наряду с буквами;

· цифры;

· специальные символы, например +, *, { и &;

· пробельные символы (пробел и символы табуляции);

· символы перевода строки.

Из символов составляются более крупные строительные блоки: лексемы, директивы препроцессора и комментарии.

Лексема (token) — это минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл.

Существуют следующие виды лексем:

· имена (идентификаторы);

· ключевые слова;

· знаки операций;

· разделители;

· литералы (константы).

Лексемы языка программирования аналогичны словам естественного языка. Например, лексемами являются число 128 (но не его часть 12), имя Vasia, ключевое слово goto и знак операции сложения +.

Директивы препроцессора пришли в C# из его предшественника — языка С++. Препроцессором называется предварительная стадия компиляции, на которой формируется окончательный вид исходного текста программы. Например, с помощью директив (инструкций, команд) препроцессора можно включить или выключить из процесса компиляции фрагменты кода. Директивы препроцессора не играют в C# такой важной роли, как в С++.

Комментарии предназначены для записи пояснений к программе и формирования документации.

Из лексем составляются выражения и операторы. Выражение задает правило вычисления некоторого значения. Например, выражение a + b задает правило вычисления суммы двух величин.

Оператор задает законченное описание некоторого действия, данных или элемента программы.

Например:

int a;

Это — оператор описания целочисленной переменной a.

Идентификаторы

Имена, или идентификаторы, служат для того чтобы обращаться к программным объектам и различать их, то есть идентифицировать. В идентификаторе могут использоваться буквы, цифры и символ подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются,

Например, hacker, Hacker и hAcKeR — три разных имени.

Первым символом идентификатора может быть буква или знак подчеркивания, но не цифра. Длина идентификатора не ограничена. Пробелы внутри имен не допускаются.

 

В идентификаторах C# разрешается использовать, помимо латинских букв, буквы национальных алфавитов.

Например, правильными являются идентификаторы Фёкла и calc. Более того, можно применять даже так называемые escape-последовательности Unicode, то есть представлять символ с помощью его кода в шестнадцатеричном виде с префиксом \u, например, \u00F2.

 

Примечание

По современным правилам хорошего стиля программирования имя обязано быть ясным, легко воспринимаемым и при этом как можно более точно отражать смысл и назначение именуемой величины.

 

Имена даются элементам программы, к которым требуется обращаться: переменным, типам, константам, методам, меткам и т. д. Идентификатор создается на этапе объявления переменной (метода, типа и т. п.), после этого его можно использовать в последующих операторах программы. При выборе идентификатора необходимо следить, чтобы он не совпадал с ключевыми словами.

Ключевые слова

Ключевые слова — это зарезервированные идентификаторы, которые имеют специальное значение для компилятора. Их можно использовать только в том смысле, в котором они определены. Список ключевых слов C# приведен в таблице 2.1. Как видите, их не так уж и много!

Таблица 2.1. Ключевые слова C#

abstract	as	base	bool	break
byte	case	catch	char	checked
class	const	continue	decimal	default
delegate	do	double	else	enum
event	explicit	extern	false	finally
fixed	float	for	foreach	goto
if	implicit	in	int	interface
internal	is	lock	long	namespace
new	null	object	operator	out
override	params	private	protected	public
readonly	ref	return	sbyte	sealed
short	sizeof	stackalloc	static	string
struct	switch	this	throw	true
try	typeof	uint	ulong	unchecked
unsafe	ushort	using	virtual	void
volatile	while

 

Знаки операций и разделители

Знак операции — это один или более символов, определяющих действие над операндами. Внутри знака операции пробелы не допускаются. Например, в выражении a += b знак += является знаком операции, а a и b — операндами.

Символы, составляющие знак операций, могут быть специальными, например, +, &&, | и <, и буквенными, такими как as или new.

Операции делятся на унарные, бинарные и тернарную по количеству участвующих в них операндов (один, два и три операнда соответственно). Один и тот же знак может интерпретироваться по-разному в зависимости от контекста.

Разделители используются для разделения или, наоборот, группирования элементов. Примеры разделителей: скобки, точка, запятая.

Все знаки операций и разделители, использующиеся в C#:

{ } [ ] ().,:; + - * / % & | ^! ~ =

< >? ++ -- && || << >> ==!= <= >= += -= *= /= %=

&= |= ^= <<= >>= ->

Литералы (константы)

Литералами, или константами, называют неизменяемые величины. В C# есть логические, целые, вещественные, символьные и строковые константы, а также константа null.

Компилятор, выделив константу в качестве лексемы, относит ее к одному из типов данных по ее внешнему виду.

Программист может задать тип константы и самостоятельно.

Таблица 2.2. Константы в C#

Константа	Описание	Примеры
Логическая	true (истина) или false (ложь)	true false
Целая	Десятичная: последовательность десятичных цифр (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), за которой может следовать суффикс (U, u, L, l, UL, Ul, uL, ul, LU, Lu, lU, lu)   Шестнадцатеричная: символы 0х или 0Х, за которыми следуют шестнадцатеричные цифры (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F), а за цифрами, в свою очередь, может следовать суффикс (U, u, L, l, UL, Ul, uL, ul, LU, Lu, lU, lu)	8 0 199226 8u 0Lu 199226L     0xA 0x1B8 0X00FF 0xAU 0x1B8LU 0X00FFl
Вещественная	С фиксированной точкой: [цифры][.][цифры][суффикс] Суффикс — один из символов F, f, D, d, M, m   С порядком: [цифры][.][цифры]{E|e}[+|–][цифры] [суффикс] Суффикс — один из символов F, f, D, d, M, m	5.7.001 35. 5.7F.001d 35. 5F.001f 35m   0.2E6.11e+3 5E-10 0.2E6D.11e–3 5E10
Символьная	Символ, заключенный в апострофы	'A' 'ю' '*' '\0' '\n' '\xF' '\x74' '\uA81B'
Строковая	Последовательность символов, заключенная в кавычки	"Здесь был Vasia" "\tЗначение r = \xF5 \n" "Здесь был \u0056\u0061" "C:\\temp\\file1.txt" @"C:\temp\file1.txt"
Константа null	Ссылка, которая не указывает ни на какой объект	null

Логических литералов всего два: true и false. Они широко используются в качестве признаков наличия или отсутствия чего-либо.

Целые литералы могут быть представлены либо в десятичной, либо в шестнадцатеричной системе счисления, а вещественные — только в десятичной системе, но в двух формах: с фиксированной точкой и с порядком.

Вещественная константа с порядком представляется в виде мантиссы и порядка. Мантисса записывается слева от знака экспоненты (E или e), порядок — справа от знака. Значение константы определяется как произведение мантиссы и возведенного в указанную в порядке степень числа 10

Например, 1.3e2 = 1,3 x 102 = 130

Пробелы внутри константы не допускаются.

Если требуется сформировать отрицательную целую или вещественную константу, то перед ней ставится знак унарной операции изменения знака (–), например, –218.

Символьная константа представляет собой любой символ в кодировке Unicode.

Символьные константы записываются в одной из четырех форм:

· "обычный" символ, имеющий графическое представление (кроме апострофа и символа перевода строки) — 'A', 'ю', '*';

· управляющая последовательность — '\0', '\n';

· символ в виде шестнадцатеричного кода — '\xF', '\x74';

· символ в виде escape-последовательности Unicode — '\uA81B'.

 

Никто не доволен своей

Своим умом

В C# есть и второй вид литералов — дословные (verbatim strings). Эти литералы предваряются символом @, который отключает обработку управляющих последовательностей и позволяет получать строки в том виде, в котором они записаны. Чаще всего дословные литералы применяются при задании полного пути файла.

Например:

"C:\\app\\bin\\debug\\a.exe"

@"C:\app\bin\debug\a.exe"

Строка может быть пустой

(записывается парой смежных двойных кавычек "").

Комментарии

Кроме того, в языке есть еще одна разновидность комментариев, которые начинаются с трех подряд идущих символов косой черты (///). Они предназначены для формирования документации к программе в формате XML.

Компилятор извлекает эти комментарии из программы, проверяет их соответствие правилам и записывает их в отдельный файл.

Типы данных

Данные, с которыми работает программа, хранятся в оперативной памяти. Естественно, что компилятору необходимо точно знать, сколько места они занимают, как именно закодированы и какие действия с ними можно выполнять. Все это задается при описании данных с помощью типа.

Тип данных однозначно определяет:

· внутреннее представление данных, а следовательно и множество их возможных значений;

· допустимые действия над данными (операции и функции).

Например, целые и вещественные числа, даже если они занимают одинаковый объем памяти, имеют совершенно разные диапазоны возможных значений.

Каждое выражение в программе имеет определенный тип. Компилятор использует информацию о типе при проверке допустимости описанных в программе действий.

Память, в которой хранятся данные во время выполнения программы, делится на две области: стек (stack) и динамическая область, или хип (heap), чаще называемый кучей.

Стек используется для хранения величин, память под которые выделяет компилятор, а в динамической области память резервируется и освобождается во время выполнения программы с помощью специальных команд. Основным местом для хранения данных в C# является хип.

Классификация типов

Типы можно классифицировать по разным признакам. Если принять за основу строение элемента, все типы можно разделить на простые (не имеют внутренней структуры) и структурированные (состоят из элементов других типов). По своему "создателю" типы можно разделить на встроенные (стандартные) и определяемые программистом. По способу хранения значений типы делятся на значимые, или типы-значения, и ссылочные. Рассмотрим в первую очередь встроенные типы C#.

Встроенные типы

Встроенные типы не требуют предварительного определения. Для каждого типа существует ключевое слово, которое используется при описании переменных, констант и т. д. Встроенные типы C# приведены в таблице 2.4. Они однозначно соответствуют стандартным классам библиотеки.NET, определенным в пространстве имен System. Как видно из таблицы, существуют несколько вариантов представления целых и вещественных величин. Программист выбирает тип каждой величины, используемой в программе, с учетом необходимого ему диапазона и точности представления данных.

Таблица 2.4. Встроенные типы C#

Название	Ключевое слово	Тип.NET	Диапазон значений	Описание	Размер, битов
Логический тип	bool	Boolean	true, false
Целые типы	sbyte	SByte	От –128 до 127	Со знаком
	byte	Byte	От 0 до 255	Без знака
	short	Int16	От –32768 до 32767	Со знаком
	ushort	UInt16	От 0 до 65535	Без знака
	int	Int32	От –2 x 109 до 2 x 109	Со знаком
	uint	UInt32	От 0 до 4 x 109	Без знака
	long	Int64	От –9 x 1018 до 9 x 1018	Со знаком
	ulong	UInt64	От 0 до 18 x 1018	Без знака
Символьный тип	char	Char	От U+0000 до U+ffff	Unicode-символ
Вещественные	float	Single	От 1.5 x 10-45 до 3.4 x 1038	7 цифр
	double	Double	От 5.0 x 10-324 до 1.7 x 10308	15–16 цифр
Финансовый тип	decimal	Decimal	От 1.0 x 10-28 до 7.9 x 1028	28–29 цифр
Строковый тип	string	String	Длина ограничена объемом доступной памяти	Строка из Unicode-символов
Тип object	object	Object	Можно хранить все, что угодно	Всеобщий предок

 

Примечание

 

Вещественные типы и финансовый тип являются знаковыми. Для них в столбце "диапазон значений" приведены абсолютные величины допустимых значений.

Логический, или булев, тип содержит всего два значения: true (истина) и false (ложь). Их внутреннее представление программиста интересовать не должно. Все целые и вещественные типы вместе с символьным и финансовым можно назвать арифметическими типами.

 

Вещественные типы, или типы данных с плавающей точкой, хранятся в памяти компьютера иначе, чем целочисленные. Внутреннее представление вещественного числа состоит из двух частей — мантиссы и порядка, причем каждая часть имеет знак. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка — его диапазон. Все вещественные типы могут представлять как положительные, так и отрицательные числа. Чаще всего в программах используется тип double, поскольку его диапазон и точность покрывают большинство потребностей. Этот тип имеют вещественные литералы и многие стандартные математические функции.

 

Тип decimal предназначен для денежных вычислений, в которых критичны ошибки округления. Величины типа decimal позволяют хранить 28–29 десятичных разрядов. Тип decimal не относится к вещественным типам, у них различное внутреннее представление. Величины денежного типа даже нельзя использовать в одном выражении с вещественными без явного преобразования типа. Использование величин финансового типа в одном выражении с целыми допускается.

 

Любой встроенный тип C# соответствует стандартному классу библиотеки.NET, определенному в пространстве имен System. Имя этого класса приведено в третьем столбце таблицы 2.4. Везде, где используется имя встроенного типа, его можно заменить именем класса библиотеки.

Типы литералов

Литералы (константы) тоже имеют тип.

Если значение целого литерала находится внутри диапазона допустимых значений типа int, литерал рассматривается как int, иначе он относится к наименьшему из типов uint, long или ulong, в диапазон значений которого он входит.

Упаковка и распаковка

Для того чтобы величины ссылочного и значимого типов могли использоваться совместно, необходимо иметь возможность преобразования из одного типа в другой. Преобразование из типа-значения в ссылочный тип называется упаковкой (boxing), обратное преобразование — распаковкой (unboxing).

Если величина значимого типа используется в том месте, где требуется ссылочный тип, автоматически выполняется создание промежуточной величины ссылочного типа. При необходимости обратного преобразования с величины ссылочного типа "снимается упаковка", и в дальнейших действиях участвует только ее значение.

Состав языка

Язык программирования можно уподобить примитивному иностранному языку с жесткими правилами без исключений. Изучение иностранного языка обычно начинают с алфавита, затем переходят к словам и законам построения фраз, и только в результате длительной практики и накопления словарного запаса появляется возможность свободно выражать на этом языке свои мысли. Примерно так же поступим и мы при изучении языка C#.

Алфавит и лексемы

Все тексты на языке пишутся с помощью его алфавита. В C# используется кодировка символов Unicode. Кодировкой, или кодовой таблицей (character set), называется соответствие между символами и кодирующими их числами. Кодировка Unicode позволяет представить символы всех существующих алфавитов одновременно. Каждому символу соответствует свой уникальный код.

Алфавит C# включает:

· буквы (латинские и национальных алфавитов) и символ подчеркивания (_), который употребляется наряду с буквами;

· цифры;

· специальные символы, например +, *, { и &;

· пробельные символы (пробел и символы табуляции);

· символы перевода строки.

Из символов составляются более крупные строительные блоки: лексемы, директивы препроцессора и комментарии.

Лексема (token) — это минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл.

Существуют следующие виды лексем:

· имена (идентификаторы);

· ключевые слова;

· знаки операций;

· разделители;

· литералы (константы).

Лексемы языка программирования аналогичны словам естественного языка. Например, лексемами являются число 128 (но не его часть 12), имя Vasia, ключевое слово goto и знак операции сложения +.

Директивы препроцессора пришли в C# из его предшественника — языка С++. Препроцессором называется предварительная стадия компиляции, на которой формируется окончательный вид исходного текста программы. Например, с помощью директив (инструкций, команд) препроцессора можно включить или выключить из процесса компиляции фрагменты кода. Директивы препроцессора не играют в C# такой важной роли, как в С++.

Комментарии предназначены для записи пояснений к программе и формирования документации.

Из лексем составляются выражения и операторы. Выражение задает правило вычисления некоторого значения. Например, выражение a + b задает правило вычисления суммы двух величин.

Оператор задает законченное описание некоторого действия, данных или элемента программы.

Например:

int a;