Learn C-Sharp - Includes the C-Sharp 3.0 Features

425 Pages·2007·3.91 MB·English

by  Sam A Abolrous

Learn C#
Includes the C# 3.0 Features
Sam A. Abolrous
Wordware Publishing, Inc.
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
Abolrous, Sam A.
Learn C# / by Sam A. Abolrous.
p. cm.
Includes index.
ISBN-13: 978-1-59822-035-3 (pbk.)
ISBN-10: 1-59822-035-7
1. C# (Computer program language) I. Title.
QA76.73.C154A416 2007
005.13'3--dc22 2007024261
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0708
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To Camelia, my love and my wife.
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Contents
Foreword. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii
Chapter 1 Introduction to C# and .NET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1-1 Object-Oriented Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1-2 C#: The OOP Language. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1-3 The .NET Framework. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1-3-1 CLR and Managed Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1-3-2 MSIL and JIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1-3-3 Metadata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1-3-4 Assemblies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1-3-5 Garbage Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1-3-6 Putting Things Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1-3-7 ILASM and ILDASM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1-4 A First Look at the C# Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1-4-1 The C# Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1-4-2 The IL Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1-4-3 The Manifest. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1-4-4 Using the Library File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1-5 How to Get a Free C# Compiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1-5-1 Compiling Programs in the Command-Line Environment . . . . . . . . 11
1-5-1-1 If You Have the Compiler without the IDE . . . . . . . . . . . . 11
1-5-1-2 If You Have the Visual Studio IDE . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1-6 Comparison of C# and C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1-7 The Features of C# 2005 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1-8 The New Features of C# 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Chapter 2 Your First Go at C# Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2-1 The “Hello, World!” C# Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2-1-1 Compiling and Running the Program. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2-1-2 Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2-1-3 Class Declaration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2-1-4 The Main Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2-1-5 Using the .NET Methods for Displaying Results . . . . . . . . . . . . . 20
v
vi | Contents
2-2 Using Directives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2-3 Using Local Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2-4 The Program Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2-5 Qualifying Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2-6 Common Conventions for Writing Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-7 Code Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Chapter 3 C# Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3-1 Data Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3-2 Built-in Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3-3 Value Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3-3-1 Variable Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3-3-2 Default Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3-4 Reference Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3-4-1 The C# Reference Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3-4-2 Boxing and Unboxing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3-5 Simple Data Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3-6 Creating and Manipulating Arithmetic Expressions . . . . . . . . . . . . . . 39
3-6-1 The Basic Arithmetic Operators (+, –, *, /) . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3-6-2 The Modulus Operator (%) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3-6-3 The Assignment Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3-6-4 Increment and Decrement Operators (++, ––) . . . . . . . . . . . . . . 40
3-6-5 Operator Associativity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3-6-6 How to Get the Type Name. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3-6-7 Evaluating Expressions with Mixed Types . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3-6-8 Adding a Suffix to Numeric Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3-6-8-1 Real Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3-6-8-2 Integral Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3-6-9 Conversion between Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3-7 The char Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3-8 Formatting Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3-8-1 The Currency Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3-8-2 The Decimal Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3-8-3 The Fixed-point Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3-8-4 The General Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3-8-5 The Numeric Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3-8-6 The Scientific Format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3-8-7 The Hexadecimal Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3-9 The Nullable Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3-9-1 Using the Nullable Structure Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3-9-2 Using the ?? Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3-10 The string Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3-10-1 String Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3-10-2 String Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Contents | vii
3-10-2-1 String Concatenation (+, +=) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3-10-2-2 Using the StringBuilder Class. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3-10-2-3 The Equality Operator (==) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3-10-2-4 The [] Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3-10-2-5 The @ Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3-11 Reading the Keyboard Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3-12 Converting Strings to Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3-12-1 Using the Convert Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3-12-2 Using the Parse Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Chapter 4 Building the Program Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4-1 Using Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4-1-1 Relational Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4-1-2 Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4-1-2-1 The Logical AND Operators (&&, &) . . . . . . . . . . . . . . . 67
4-1-2-2 The Logical OR Operators (||, |) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4-1-2-3 The Logical NOT Operator (!) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4-1-2-4 The Bitwise Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4-2 The if-else Construct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4-2-1 Manipulating Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4-2-2 Nested if-else Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4-3 The switch Construct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4-4 The Conditional Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4-5 Using Libraries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4-6 Repetition Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4-6-1 The for Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4-6-1-1 Using continue and break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4-6-1-2 Available Options in the for Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4-6-1-3 Nesting Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4-6-2 The while Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4-6-3 The do-while Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4-6-4 Branching Statements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4-7 Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4-7-1 One-Dimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4-7-2 Declaring and Initializing Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4-7-3 Multi-Dimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4-7-4 Jagged Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4-7-5 Accessing Array Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4-8 Using Program Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4-9 Using .NET Properties and Methods with Arrays . . . . . . . . . . . . . . . 90
4-9-1 Array’s Length (Length) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4-9-2 Array’s Rank (Rank) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4-9-3 Sorting an Array (Array.Sort) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4-9-4 Reversing an Array (Array.Reverse) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
viii | Contents
4-9-5 Resizing an Array (Array.Resize) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4-10 The foreach Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Chapter 5 Using Classes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5-1 Classes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5-1-1 Class Declaration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5-1-2 Field Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5-1-3 Class Instantiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5-2 Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5-2-1 Nesting Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5-2-2 The Namespace Alias Qualifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5-3 Access Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5-4 Properties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5-4-1 Using Properties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5-4-2 Read-only Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5-4-3 Accessor Accessibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5-5 Static Members and Static Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5-6 Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5-7 Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5-7-1 Instance Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5-7-1-1 Declaring Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5-7-1-2 Using this . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5-7-2 Private Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5-7-3 Static Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5-8 Read-only Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5-9 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5-10 Destructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5-11 Partial Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Chapter 6 Function Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6-1 Function Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6-2 Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6-2-1 Virtual and Override Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6-2-2 Calling Members of the Base Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6-2-3 Overriding Virtual Methods on the Base Class . . . . . . . . . . . . . 132
6-3 Abstract Classes and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6-4 Method Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6-5 Passing Parameters to Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6-6 Various Ways to Pass Parameters to Methods . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6-6-1 Using ref . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6-6-2 Using out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6-6-3 Using params . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6-7 Indexers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6-8 User-defined Operators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Contents | ix
6-9 Overriding the ToString Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Chapter 7 Structs, Enums, and Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7-1 Structs vs. Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7-2 Declaring and Using Structs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7-3 Passing Structs and Classes to Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
7-4 Enumerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7-4-1 Declaring Enumerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7-4-2 Using Enumerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7-4-3 Using .NET Methods with enums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7-5 Attributes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7-5-1 Attribute Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
7-5-2 The Conditional Attribute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
7-5-3 Combining Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7-5-4 Calling Native Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7-5-5 Emulating Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Chapter 8 Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8-1 What Is an Interface?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8-2 Declaring an Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8-3 Interface Implementation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8-4 Explicit Interface Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8-5 Using is to Test Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
8-6 Using as to Test Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8-7 Hiding Members of the Base Class. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8-8 Versioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
8-9 Hiding Interface Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Chapter 9 Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9-1 Errors and Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9-2 Throwing an Exception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9-3 Catching an Exception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
9-3-1 Organizing the Handlers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9-3-2 Sequence of Events in Handling Exceptions . . . . . . . . . . . . . . 201
9-4 Expected Exceptions in File Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9-4-1 Reading Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9-4-2 Writing and Appending Text Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9-4-3 Expected Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9-5 The finally Block. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
9-5-1 The try-finally Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
9-5-2 The try-catch-finally Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
9-6 User-defined Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
9-7 Rethrowing Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214