Introducción a la Programación. UNIDAD 3 Fundamentos de Programación

Transcripción

1 Introducción a la Programación UNIDAD 3 Fundamentos de Programación

2 3.1 Características del lenguaje de programación La plataforma.net es un amplio conjunto de bibliotecas de desarrollo que pueden ser utilizadas por otras aplicaciones para acelerar enormemente el desarrollo y obtener de manera automática características avanzadas de seguridad, rendimiento, etc. Ofrece un entorno gestionado de ejecución de aplicaciones, nuevos lenguajes de programación y compiladores, y permite el desarrollo de todo tipo de funcionalidades: desde programas de consola o servicios Windows hasta aplicaciones para dispositivos móviles, pasando por desarrollos de escritorio o para Internet.

3 3.1.1 El entorno de ejecución CLR.NET ofrece un entorno de ejecución para sus aplicaciones conocido como Common Language Runtime o CLR. El CLR es la implementación de Microsoft de un estándar llamado Common Language Infrastructure o CLI. Éste fue creado y promovido por la propia Microsoft pero desde hace años es un estándar reconocido mundialmente por el ECMA. El CLR/CLI esencialmente, define un entorno de ejecución virtual independiente en el que trabajan las aplicaciones escritas con cualquier lenguaje.net. Este entorno virtual se ocupa de multitud de cosas importantes para una aplicación: desde la gestión de la memoria y la vida de los objetos, hasta la seguridad y la gestión de subprocesos. Todos estos servicios unidos a su independencia respecto a arquitecturas computacionales, convierten al CLR en una herramienta extraordinariamente útil puesto que, en teoría, cualquier aplicación escrita para funcionar según la CLI puede ejecutarse en cualquier tipo de arquitectura de hardware. Por ejemplo Microsoft dispone de implementaciones de.net para Windows de 32 bits, Windows de 64 bits e incluso para Windows Mobile, cuyo hardware no tiene nada que ver con la arquitectura de un ordenador común.

4 3.1.2 El Lenguaje Intermedio y el CLS La plataforma.net no está atada a un determinado lenguaje de programación ni favorece a uno determinado frente a otros. Los más conocidos son Visual Basic.NET o C#, pero existen implementaciones de todo tipo, como F#, Python, Fortran, e incluso COBOL. Dentro del CLI, existe un lenguaje llamado IL (Intermediate Language o Lenguaje Intermedio) que está pensado de forma independiente al procesador en el que se vaya a ejecutar. Es algo parecido al código ensamblador pero de más alto nivel y creado para un hipotético procesador virtual que no está atado a una arquitectura determinada. Cuando se compila una aplicación escrita en un lenguaje.net cualquiera (da igual que sea VB, C# u otro de los soportados), el compilador lo que genera en realidad es un nuevo código escrito en este lenguaje intermedio. Así, todos los lenguajes.net se usan como capa de más alto nivel para producir código IL. Un elemento fundamental del CLR es el compilador JIT (just-in-time). Su cometido es el de compilar bajo demanda y de manera transparente el código escrito en lenguaje intermedio a lenguaje nativo del procesador físico que va a ejecutar el código. Al final, lo que se ejecuta es código nativo que ofrece un elevado rendimiento.

5 3.1.3 La especificación común de los lenguajes Para conseguir la interoperabilidad entre lenguajes, no sólo se llega con el lenguaje intermedio, sino que es necesario disponer de unas "reglas del juego" que definan un conjunto de características que todos los lenguajes deben incorporar y cumplir. A este conjunto regulador se le denomina Common Language Specification (CLS) o, en castellano, especificación común de los lenguajes. Entre las cuestiones que regula el CLS se encuentran la nomenclatura, la forma de definir los miembros de los objetos, los metadatos de las aplicaciones, etc... Una de las partes más importantes del CLS es la que se refiere a los tipos de datos. El CLS define un conjunto de tipos de datos comunes (Common Type System o CTS) que indica qué tipos de datos se pueden manejar, cómo se declaran y se utilizan éstos, y de qué manera se deben gestionar durante la ejecución. Cada lenguaje.net utiliza una sintaxis diferente para cada tipo de datos. Así, por ejemplo, el tipo común correspondiente a un número entero de 32 bits (System.Int32) se denomina Integer en Visual Basic.NET, pero se llama int en C#. En ambos casos representan el mismo tipo de datos que es lo que realmente cuenta (System.Int32).

6 3.1.4 La biblioteca de clases de.net La plataforma.net nos ofrece infinidad de funcionalidades "de fábrica" que se utilizan como punto de partida para crear las aplicaciones. Existen funcionalidades básicas (por ejemplo todo lo relacionado con la E/S de datos o la seguridad) y funcionalidades avanzadas en las que se fundamentan categorías enteras de aplicaciones (acceso a datos, creación de aplicacionesweb...). Toda esta funcionalidad está implementada en forma de bibliotecas de funciones que físicamente se encuentran en diversas DLL (bibliotecas de enlazado dinámico). A su conjunto se le denomina Base Classes Library (Biblioteca de clases base o BCL), y forman parte integral de la plataforma.net, es decir, no se trata de añadidos que se deban obtener o adquirir aparte.

7 3.1.5 Arquitectura.NET FRAMEWORK

8 3.2 Estructura básica de un programa. Una aplicación VB.NET se almacena en uno o más archivos de proyecto. Cada proyecto consta de uno o más archivos de código (módulos) que se compilan para crear aplicaciones. Las categorías de instrucciones dentro de cada módulo deben seguir este orden: 1. Instrucciones Option. 2. Instrucciones Imports. 3. Instrucciones Namespace. 4. Declaraciones de módulos o clases.

9 3.2.1 Option e Imports. Instrucciones Option. Establecen las reglas base del código que aparece en el archivo. Option Explicit, Option Compare, Option Strict. Instrucciones Imports. Facilitan el empleo de los espacios de nombres y clases dentro del código del archivo. Permiten evitar la referencia por el nombre cualificado. Imports System.Text... Dim sb1 As New System.Text.StringBuilder(20) 'Nombre cualifacado Dim sb2 As New StringBuilder(30)

10 3.2.2 Instrucciones Namespace (espacios de nombres) Dada la ingente cantidad de clases con la que podemos trabajar, debe existir alguna forma de organizarlas de un modo coherente. Además hay que tener en cuenta que podemos adquirir más funcionalidades (que se traducen en clases) de otros fabricantes, por no mencionar que crearemos continuamente nuevas clases propias. Un espacio de nombres (namespace) no es más que un identificador que permite organizar de modo estanco las clases que estén contenidas en él así como otros espacios de nombres. Así por ejemplo, todo lo que tiene que ver con el manejo de estructuras de datos XML en la plataforma.net se encuentra bajo el espacio de nombres System.Xml. La funcionalidad fundamental para crear aplicaciones Web está en el espacio de nombres System.Web. Éste a su vez contiene otros espacios de nombres más especializados como System.Web.Caching para la persistencia temporal de datos, System.Web.UI.WebControls, que contiene toda la funcionalidad de controlesweb para interfaz de usuario, etc...

11 3.2.3 Declaraciones de módulos Declaraciones. Todo el código ejecutable (declaraciones, métodos, procedimientos, funciones) debe estar contenido en una clase o un módulo. La clase o módulo puede estar dentro de un espacio de nombres. La mayoría de las veces el módulo o clase deberá tener un método main. Es el punto de entrada de la aplicación. Sub Main() Sub Main(ByVal CmdArgs() As String) Function Main() As Integer Function Main(ByVal CmdArgs() As String) As Integer

12 3.2.4 Ejemplo de estructura Option Explicit On Imports System.Console Namespace itz Module MenorN Sub Main() Dim c, n As Integer Dim x, menor As Double Write("Cuantos valores son:") n = CInt(ReadLine()) Write("Dame el valor 1=") x = CDbl(ReadLine()) menor = x For c = 2 To n Write("Dame el valor {0}=", c) x = CDbl(ReadLine()) If (x < menor) Then menor = x End If Next WriteLine("El menor={0}", menor) ReadLine() End Sub End Module End Namespace

13 3.3 Traducción de un programa El proceso de compilación produce un fichero ejecutable en Windows al que se denomina portable executable (PE) CLR sólo ve IL, por lo que se puede reemplazar el compilador JIT para usar un nuevo lenguaje. Código fuente C#, Visual Basic... Compilador Código intermedio MSIL(Microsoft Intermediate Language) CLR Código nativo Intel 8086, Windows, Solaris...

14 3.3 Traducción de un programa (continuación)

15 3.3.1 Configurar Path para el compilador Para compilar un programa en Visual Basic se utiliza el compilador vbc (Visual Basic Compiler) el cual es un archivo ejecutable que generalmente esta en la carpeta: C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v3.5 donde la versión de SDK(Software Development Kit) puede variar.

16 3.3.2 Ejemplo de compilación

17 3.3.3 Errores en tiempo de compilación

18 3.4 Ejecución de un programa. El proceso de ejecución administrada incluye los pasos siguientes: Elegir un compilador: Para obtener los beneficios que proporciona Common Language Runtime, se deben utilizar uno o más compiladores de lenguaje orientados al tiempo de ejecución. Compilar código a MSIL. La compilación convierte el código fuente en lenguaje intermedio de Microsoft (MSIL) y genera los metadatos necesarios (ver ilasm.exe). Compilar MSIL a código nativo. En tiempo de ejecución, un compilador Just-In-Time (JIT) convierte MSIL en código nativo. Durante esta compilación, el código debe pasar un proceso de comprobación que examina el MSIL y los metadatos para averiguar si el código garantiza la seguridad de tipos (ver ngen.exe). Ejecutar código. Common Language Runtime proporciona la infraestructura que permite que la ejecución tenga lugar y los servicios que se pueden usar durante la ejecución.

19 3.4 Ejecución de un programa (continuación)

20 3.4.1 Ejemplo de ejecución de un programa.

21 3.5 Elementos del lenguaje Caracteres: Utiliza caracteres Unicode de 16 bits. Identificadores: De 1 a caracteres Unicode. Caracteres alfabéticos, numéricos o el carácter de subrayado. Debe empezar por un carácter alfabético o el subrayado. Si comienza por el subrayado debe tener al menos otro carácter alfabético o numérico. No cumple el estándar del CLS. Comentarios: Cualquier texto que aparezca después del apóstrofo ( ) es ignorado por el compilador. Sentencia REM.

22 3.5.1 Palabras Reservadas

23 3.5.2 Tipos de datos Tres categorías. Tipos de valores: Tipos primitivos (tipos de datos predefinidos o tipos valor integrados). Numéricos, reales, lógicos, caracteres. Enumeraciones. Estructuras. Tipos de referencia: Cadenas, arrays, clases, módulos estándar, interfaces y delegados. Tipo Object: Alias de la clase System.Object. De ella descienden todos los tipos. Puede contener cualquier tipo de dato.

24 Tipos de datos (Equivalencia CLS).NET Framework VB 2010 System.Boolean System.Byte System.Int16 System.Int32 System.Int64 System.Single System.Double System.Decimal System.Char System.String System.Object System.DateTime System.SByte System.UInt16 System.UInt32 System.UInt64 Boolean Byte Short Integer Long Single Double Decimal Char String Object Date SByte UShort UInteger ULong

25 Almacenamiento de tipo de datos. Los tipos de datos por valor o primitivos se almacenan en la pila: Se crean y reservan en tiempo de compilación. Su acceso es directo. Los tipos de referencia se almacenan en el montículo: Son dinámicos, se guardan en tiempo de ejecución. El acceso se hace a través de una referencia. Cuando la referencia se pierde no se puede acceder al dato. La asignación a un dato de referencia copia la referencia, no su contenido.

26 Tipos de datos numéricos Tipos de datos enteros: Tipos de datos reales:

27 Tipo de datos boolean y char. El tipo de dato Boolean: Corresponde al tipo del CLR System.Boolean. Ocupa 2 bytes. Puede tomar el valor True o False. El tipo de dato Char: Corresponde al tipo del CLR System.Char. Ocupa 2 bytes (un carácter Unicode de 16 bits). No es compatible con el dato String. No se puede utilizar como un dato numérico. Funciones Asc(), AscW(), Chr() y ChrW(). Métodos estáticos: Char.IsControl(),Char.IsDigit(), Char.IsLetter(), Char.IsDigitOrLetter(), Char.IsLower(), Char.IsNumber(), Char.IsPunctuation(), Char.IsSymbol(),Char.Upper(), Char.IsWhiteSpace().

28 Tipo de datos (clase) String. Características: Corresponde a la clase System.String del CLR. Permite almacenar de 0 a mill. de caracteres Unicode. No es un dato valor ni un dato primitivo, sino una clase. Es una referencia que apunta a una zona del montículo. Ocupará aproximadamente 4 bytes de la referencia más el doble del número de caracteres. Son inmutables.

29 Tipo de datos Date. Características: Corresponde a la clase System.DateTime del CLR Ocupa 8 bytes (un entero largo). Puede tomar el valor de fechas y horas desde el 1 de enero del año 1 a las 00:00:00 hasta el 31 de diciembre del año a las 11:59:59. Constructor: System.DateTime(año,mes,día). Propiedades:

30 Tipo de datos Object. Todos los tipos derivan de la clase System.Object, por lo que con un dato de tipo Object se puede referenciar cualquier tipo de dato. Ocupa 4 bytes. Lo que ocupa un puntero. Todos los datos heredan los métodos de Object. Los métodos se pueden sobrecargar para dotarlos de características especiales. Método Equals(). MetodoToString().

31 3.5.3 Literales Numéricas: El prefijo &H indica un valor hexadecimal. El prefijo &O indica un valor. Se puede utilizar las siguientes: Tipo de datos Símbolo Carácter Short N.A. S Integer % I Long & L Single! F Double # R D UShort N.A. US UInteger N.A. UI ULong N.A. UL

32 3.5.3 Literales (continuación) Fecha. Fecha en formato mm/dd/aaaa encerrada entre almohadillas (#). Literales de cadena y carácter. Secuencia de 0 o más caracteres Unicode entre comillas. Pueden incluir comillas mediante el carácter de escape. Los literales de tipo carácter tienen el sufijo c. El literal Nothing. Inicializa cualquier dato con su valor por omisión. Cuando se le asigna a una variable de tipo objeto o a una clase, se elimina la referencia.

33 3.5.4 Declaraciones de variables Declaración implícita y explícita. Instrucción Option Explicit [{On Off}]. Declaración de variables a nivel de módulo: variables locales. [Static] Dim ident [As [New] TipoDato] [=exprinic] Su accesibilidad es dentro del procedimiento. El modificador Static determina el tiempo de vida de la variable. El tipo de dato no es obligatorio. Por omisión es de tipo Object. Para variables de tipos de referencia se puede utilizar la palabra reservada New para crear una nueva instancia de la clase. Admiten una expresión de inicialización del tipo de dato adecuado.

34 3.5.4 Declaraciones de variables Declaración a nivel de módulo o clase. [{Public Protected Friend Protected Friend Private ] [Static Shared] Dim ident [As [New] tipodato] [=exprinic] Public, Protected, Friend, Protected Friend y Private son los modificadores de acceso. Public permite acceder a la variable desde otro proyecto o desde cualquier ensamblado del proyecto. Friend permite el acceso desde cualquier parte del mismo ensamblado. Private permite acceder sólo desde dentro del ámbito donde ha sido declarada. Protected, Protected Friend y Shared se utilizan para la POO. Si se utiliza cualquier de estos modificadores se puede omitir la palabra Dim.

35 3.5.5 Constantes y enumeraciones Constantes: [{ Public Protected Friend Protected Friend Private }] Const identificador [ As tipodatos ] = ExprInic Enumeraciones: Proporcionan una forma cómoda de trabajar con constantes relacionadas. Declaración: [{ Public Protected Friend Protected Friend Private }] Enum nombreenumeración [As tipodato] nombremiembro [= exprinic] End Enum

36 Enumeraciones El valor de las constantes nombremiembro es de algún tipo entero. Por omisión son de tipo Integer y comienzan a contar desde 0. Para cambiar el tipo de dato se puede utilizar la cláusula As tipodato. La exprinic permite asignar a la constante enumerada un valor distinto. Public Enum DiaSemana Domingo La constante DiaSemana.Domingo vadrá 0 Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado La constante DiaSemana.Sábado vadrá 6 End Enum

37 3.5.6 Operadores y expresiones Operadores aritméticos: ^, exponenciación Los operandos se convierten a Double y el resultado es Double. *, /,+, - El resultado depende de los operandos y será del tipo del operando de mayor intervalo (Byte, Short, Integer, Long, Single, Double y Decimal). El signo + se puede utilizar para la suma o para la concatenación. División entera (\) y módulo (Mod) Los operandos se convierten a entero y el resultado es entero. Operadores de concatenación: + y &.

38 Operadores de asignación y relacionales Operadores de asignación: =, +=, -=, *=, /=, \=, ^=, &=. Operadores de relacionales: =, <>, >=, <=, <, >. Comparaciones de cadenas: Comparación binaria y comparación de texto: Instrucción Option Compare {Binary Text}. La función StrComp. StrComp(String1,String2[, {Binary Text}]). o Devuelve 0, 1 o -1 según la cadena 1 sea igual, mayor o menor que la cadena 2. o El tercer argumento permite especificar el tipo de comparación. Método Compare(String1,String2[,Boolean]). Método CompareTo(String1). Ambas devuelven un valor igual, menor o mayor que 0, según la cadena sea igual, menor o mayor que la otra. Si el tercer argumento de Compare es True ignora mayúsculas y minúsculas.

39 Otros Operadores para comparar El operador Like: Compara una cadena con un patrón. expresióncadena Like patrón patrón es una cadena que puede contener: *, sustituye a 0 o más caracteres ( hola Like ho* ).?, sustituye a 1 carácter ( hola Like ho?a ). #, sustituye a un dígito ( 1234A Like ####* ). [caracteres], sustituye a alguno de lo caracteres ( hola Like hol[aeiou] ). [car1-car2], sustituye a alguno de los caracteres del rango ( A3 Like A[0-5] ). [!caracteres], sustituye a cualquier carácter no incluido en la lista. Operador Is. Compara si dos referencias de objetos apuntan a la misma instancia. No compara el contenido. Para eso habría que sobrecargar el método Equals. Operador IsNot. Compara si dos referencias de objetos no apuntan a la misma instancia.

40 Operadores lógicos y prioridad Operadores lógicos: Not, And, Or, AndAlso, OrElse, Xor. Prioridad de los operadores:

41 3.5.7 Conversión de tipos Conversiones de ampliación: el tipo de dato receptor tiene más ocupación en memoria. Conversiones de restricción: el tipo de dato receptor tiene menos ocupación en memoria. Posible pérdida de precisión. Conversión implícita y conversión explícita. Por omisión los tipos de datos se convierten siempre que sea necesario. Instrucción Option Strict {On Off}. Restringe la conversión a conversiones de ampliación. En caso de realizar conversiones de restricción produce errores en tiempo de compilación.

42 Funciones de Conversión de tipos Función CType(expresión,tipo):Permite convertir una expresión a un tipo de datos, objeto, estructura,clase o interfaz.

43 3.5.8 Entrada y Salida de datos Entrada/salida por consola: System.Console.ReadLine(). System.Console.Write(). System.Console.WriteLine(). Escribe una representación en formato cadena del argumento, seguida de un salto de línea. WriteLine() permite la salida de varios datos, concatenándolos para crear un objeto de tipo cadena: Console.WriteLine("Hola" & 23 & date.now()) WriteLine(cadenaFormato, objetos), escribe el objeto u objetos según la cadena de formato. La cadena de formato puede llevar secuencias {nº argumento} para indicar la posición que debe llevar el objeto. Console.WriteLine("Nombre:{1} Edad:{0}", 24, "Ana López")

44 3.6 Errores en tiempo de ejecución. Algunos errores de tiempo de ejecución son llamados excepciones y pueden ser controladas o previstas a través de la instrucción: Try Catch ex As Exception End Try Las excepciones mas comunes son: Conversiones entre tipos de datos (InvalidCastException) Excepciones aritméticas (ArithmeticException) La división por cero (DivideByZeroException) Excepciones de índice fuera de rango Excepciones de sobrecarga entre conversiones (OverflowException) Excepciones de formato de parametros (FormatException) También existe el control de errores a través de la instrucción on error