Замечание. Описание возможностей слоя взаимодействия .NET (включая Plnvoke) выходит за рамки этой книги. Если вам потребуется подробное освещение этого вопроса, обратитесь к моей книге COM and .NET Interoperability (Apress, 2002).
Главные компоненты платформы .NET (CLR, CTS и CLS)
Теперь, когда вы знаете о некоторых преимуществах, обеспечиваемых .NET, давайте рассмотрим три ключевых (и взаимосвязанных) компонента, которые и обеспечивают эти преимущества: CLR, CTS и CLS. С точки зрения программиста .NET может интерпретироваться как новая среда выполнения программ и всеобъемлющая библиотека базовых классов. Слой среды выполнения здесь называется CLR (Common Language Runtime – общеязыковая среда выполнения). Главной задачей CLR являются размещение, загрузка и управление .NET-типами по вашему указанию. Кроме того, CLR отвечает за ряд низкоуровневых вопросов, таких, как, например, управление памятью и проверка безопасности.
Другим строительным блоком платформы.NET является CTS (Common Type System – общая система типов). Спецификации CTS полностью описывают все возможные типы данных и программные конструкции, поддерживаемые средой выполнения, указывают, как эти элементы могут взаимодействовать друг с другом и как они представляются в формате метаданных .NET (более подробная информация о метаданных будет представлена немного позже).
Вы должны понимать, что конкретный язык, совместимый с .NET, может и не поддерживать абсолютно все возможности, определенные CTS. В связи с этим используются связанные спецификации CLS (Common Language Specification – общеязыковые спецификации), которые определяют подмножество общих типов и программных конструкций, понятных всем языкам программирования, совместимым с .NET. Поэтому, если создаваемые вами .NET-типы опираются только на возможности, соответствующие CLS, вы можете пребывать в уверенности, что использовать их сможет любой совместимый с .NET язык. А если вы используете типы данных или программные конструкции, выходящие за пределы CLS, вы не можете гарантировать, что с вашей библиотекой программного .NET-кода сможет взаимодействовать любой язык программирования .NET.
Роль библиотек базовых классов
В дополнение к спецификациям CLR и CTS/CLS, платформа .NET предлагает библиотеку базовых классов, доступную всем языкам программирования .NET. Эта библиотека базовых классов не только инкапсулирует различные примитивы, такие как потоки, файловый ввод-вывод, визуализация графики и взаимодействие с различными внешними устройствами, но и обеспечивает поддержку целого ряда сервисов, необходимых для большинства современных приложений.
Например, библиотеки базовых классов определяют типы, упрощающие доступ к базам данных, работу с XML, поддержку программной безопасности и создание Web-приложений (а также обычных настольных и консольных приложений) клиента. Схема высокоуровневых взаимосвязей между CLR, CTS, CLS и библиотекой базовых классов показана на рис. 1.1.
Рис. 1.1. CLR, CTS, CLS и библиотека базовых классов
Роль языка C#
С учетом того, что принципы .NET так радикально отличаются от предшествующих технологий, Microsoft разработала новый язык программирования, C# (произносится "си-диез"), специально для использования с этой новой платформой. Язык C# является языком программирования, по синтаксису очень похожим на Java (но не идентичным ему). Однако называть C# "переработанным" вариантом Java будет неверно. C#, как и Java, основан на синтаксических конструкциях C++. Так же, как и Java, C# можно называть "рафинированной" версией C++ – в конце концов, это языки одного семейства.
Многие синтаксические конструкции C# построены с учетом решений, принятых в Visual Basic 6.0 и C++. Например, как и в VB6, в C# поддерживаются формальные свойства типов (в противоположность традиционным методам get и set) и возможность объявления методов с переменным числом аргументов (через массивы параметров). Подобно C++, в C# позволяется перегрузка операций, а также создание структур, перечней и функций обратного вызова (посредством делегатов).
Благодаря тому, что C# является гибридом множества языков, он является продуктом, который синтаксически так же "чист", как Java (если не "чище"), почти так же прост, как VB6, и обладает почти такой же мощью и гибкостью, как C++ (без соответствующих "ужасных" конструкций). По сути, язык C# предлагает следующие возможности (многие из которых присущи и всем другим языкам программирования, обеспечивающим поддержку .NET).
• Не требуется никаких указателей! Программы на C# обычно не требуют прямого обращения к указателям (хотя имеется возможность получить к ним доступ на более низком уровне, если вы сочтете это абсолютно необходимым).
• Автоматическое управление памятью через сборку мусора. По этой причине в C# не поддерживается ключевое слово delete.
• Формальные синтаксические конструкции для перечней, структур и свойств классов.
• Аналогичная C++ перегрузка операций для пользовательских типов, но без лишних сложностей (например, вам не требуется контролировать "возвращение *this для связывания").
• В C# 2005 имеется возможность строить общие типы и общие члены с использованием синтаксиса, очень похожего на шаблоны C++.
• Полная поддержка техники программирования, основанной на использовании интерфейсов.
• Полная поддержка технологии аспектно-ориентированного программирования (АОП) через атрибуты. Эта ветвь разработки позволяет назначать характеристики типам и их членам, чтобы уточнять их поведение.
Возможно, самым важным для правильного понимания языка C#, поставляемого Microsoft в связке с платформой .NET, является то, что получаемый с помощью C# программный код может выполняться только в среде выполнения .NET (вы не сможете использовать C# для построения "классического" COM-сервера или автономного приложения Win32 API). Официальный термин, который используется для описания программного кода, предназначенного для среды выполнения .NET, – управляемый программный код (managed code). Бинарный объект, содержащий такой управляемый программный код, называется компоновочным блоком (подробнее о компоновочных блоках мы поговорим немного позже). С другой стороны, программный код, который не может непосредственно управляться средой выполнения .NET, называется неуправляемым программным кодом (unmanaged code).
Другие языки программирования с поддержкой .NET
Вы должны понимать, что C# является не единственным языком, ориентированным на платформу .NET. Когда платформа .NET была впервые представлена общественности на Профессиональной конференции разработчиков Microsoft в 2000 году, ряд производителей объявили, что они уже разрабатывают версии соответствующих компиляторов, совместимые с .NET. На момент создания этой книги десятки различных языков подверглись влиянию .NET. В дополнение к пяти языкам, которые предлагаются в Visual Studio 2005 (C#, J#, Visual Basic .NET, Managed Extensions для C++ и JScript .NET), имеются также .NET-компиляторы для Smalltalk, COBOL и Pascal (это далеко не полный перечень).
Материал этой книги почти исключительно посвящен языку C#, но в табл. 1.1 приводится список других языков программирования, совместимых с .NET, и указано, где найти более подробную информацию о них (учтите, что соответствующие адреса URL могут измениться).
Таблица 1.1. Некоторые из языков программирования, совместимых с .NET
Адрес Web-страницы языка .NET Описание http://www.oberon.ethz.ch/oberon.NET "Домашняя" страница Active Oberon .NET http://www.usafa.af.mil/df/dfcs/bios/mcc_html/a_sharp.cfm " Домашняя" страница А# (порт Ada для платформы .NET) http://www.netcobol.com Для тех, кого интересует COBOL .NET http://www.eiffel.com Для тех, кого интересует Eiffel .NET http://www.dataman.ro/dforth Для тех, кого интересует Forth .NET http://www.silverfrost.com/ll/ftn95/ftn95_fortran_95_for_windows.asp Для тех, кого интересует Fortran .NET http://www.vmx-net.com Оказывается, доступен даже Smalltalk .NETСледует учесть, что информация табл. 1.1 не является исчерпывающей. Списки компиляторов для .NET имеются на многих Web-узлах, и один из таких списков должен быть на странице http://www.dotnetpowered.com/languages.aspx (опять же, точный адрес URL может измениться). Я рекомендую посетить эту страницу, поскольку вас непременно заинтересуют хотя бы некоторые из языков .NET (может, кому-то понадобится LISP .NET).