41031

Методы: основные понятия

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Метод – это функциональный элемент класса, который реализует вычисления или другие действия, выполняемые классом или его экземпляром (объектом). Метод представляет собой законченный фрагмент кода, к которому можно обратиться по имени. Он описывается один раз, а вызываться может многократно. Совокупность методов класса определяет, что конкретно может делать класс.

Русский

2013-10-22

182.5 KB

0 чел.

Методы: основные понятия

Метод – это функциональный элемент класса, который реализует вычисления или другие действия, выполняемые классом или его экземпляром (объектом). Метод представляет собой законченный фрагмент кода, к которому можно обратиться по имени. Он описывается один раз, а вызываться может многократно. Совокупность методов класса определяет, что конкретно может делать класс. Например, стандартный класс Math содержит методы, которые позволяют вычислять значения математический функций.

Синтаксис метода:

[атрибуты] [спецификторы] тип_возвращаемого_результаты  имя_метода ([список_параметров])

{

   тело_метода;

    return значение

}

где:

  1.  Атрибуты и спецификторы являются необязательными элементами синтаксиса описания метода. На данном этапе атрибуты нами использоваться не будут, а из всех спецификаторов мы в обязательном порядке будем использовать спецификатор static, который позволит обращатся к методу класса без создания его экземпляра.
  2.  Тип_возвращаемого_результата определяет тип значения, возвращаемого методом. Это может быть любой тип, включая типы классов, создаваемые программистом. Если метод не возвращает никакого значения, необходимо указать тип void (в этом случае в теле метода отсутсвует оператор return).
  3.  Имя_метода – идентификатор, заданный программистом с учетом требований накладываемыми на идентификаторы в С#, отличный от тех, которые уже использованы для других элементов программы в пределах текущей области видимости.
  4.  Список_параметров представляет собой последовательность пар, состоящих из типа данных и идентификатора, разделенных запятыми. Параметры — это переменные или константы, которые получают значения, передаваемые методу при вызове. Если метод не имеет параметров, то список_параметров остается пустым.
  5.  Значение определяет значение, возвращаемое методом. Тип значения должен соответствовать типу_возвращаемого_результата или приводится к нему.

Рассмотрим простейший пример метода:

class Program

   {

       static void Func() //дополнительный метод

       {

           Console.Write("x= ");

           double x=double.Parse(Console.ReadLine());

           double y = 1 / x;

           Console.WriteLine("y({0})={1}", x,y );

       }

       static void Main() //точка входа в программу

       {

          Func(); //первый вызов метода Func

          Func(); //второй вызов метода Func

       }

   }

В даном примере в метод Func не передаются никакие значения, поэтому список параметров пуст. Кроме того метод ничего не возвращает, поэтому тип возвращаемого значения  void. В основном методе Main мы вызвали метод Func два раза. Если будет необходимо, то данный метод можно будет вызвать еще столько раз, сколько потребуется для решения задачи.

Изменим исходный пример так, чтобы в него передавалось значение х, а сам метод возвращал значение y.

class Program

   {

       static double Func( double x) //дополнительный метод

       {

           return 1 / x; //Возвращаемое значение

       }

       static void Main() //точка входа в программу

       {

         Console.Write("a=");

         double a=double.Parse(Console.ReadLine());

         Сonsole.Write("b=");

         double b=double.Parse(Console.ReadLine());

         for (double x = a; x <= b; x += 0.5)

         {

           double y = Func(x); //вызов метода Func

         Console.WriteLine("y({0:f1})={1:f2}", x, y);

         }

    }

В данном примере метод Func содержит параметр х, тип которого double. Для того, чтобы метод Func возвращал в вызывающий его метод Main значение выражения 1/x (тип которого double), перед именем метода указывается тип возвращаемого значения – double, а в теле метода используется оператор передачи управления – return. Оператор return завершает выполнение метода и передает управление в точку его вызова.

Рассмотрим другой пример:

class Program

   {

       static int Func( int x, int y) //сторка 1

       {

           return (x>y)? x:y;

       }

       static void Main()

       {

           Console.Write("a=");

           int a = int.Parse(Console.ReadLine());

           Console.Write("b=");

           int b = int.Parse(Console.ReadLine());

           Console.Write("c=");

           int c = int.Parse(Console.ReadLine());

           int max = Func(Func(a, b), c); //строка 2 - вызовы метода Func

           Console.WriteLine("max({0}, {1}, {2})={3}", a, b, c, max);     

       }

     }

В данном примере метод Func  имеет два целочисленных параметра – x, y, а в качестве результата метод возвращает наибольшее из них.  На этапе описания метода (строка 1) указываются формальных параметры, на этапе вызова (строка 2) в метод передаются фактические параметры, которые по количеству и по типу совпадают с формальными параметрами. Если количество фактических и формальных параметров будет различным, то компилятор выдаст соответствующее сообщение об ошибке. Если параметры будут отличаться типами, то компилятор попытается выполнить неявное преобразование типов. Если неявное преобразование невозможно, то также будет сгенерирована ошибка.

Обратите внимание на то, что при вызове метода Func использовалось вложение одного вызова в другой.

В общем случае параметры используются для обмена информацией между вызывающим и   вызываемым методами. В С# для обмена предусмотрено четыре типа параметров:  параметры-значения, параметры-ссылки, выходные параметры, параметры-массивы.

При передаче параметра по значению метод получает копии параметров, и операторы метода работают с этими копиями. Доступа к исходным значениям параметров у метода нет, а, следовательно, нет и возможности их изменить.

Замечание. Все примеры, рассмотренные ранее, использовали передачу данных по значению.

Рассмотрим небольшой пример:

class Program

   {

       static void Func(int x)

       {

           x += 10; // изменили значение параметра

           Console.WriteLine("In Func: " + x);

        }

       static void Main()

       {

           int a=10;

           Console.WriteLine("In Main: "+ a);

           Func(a);

           Console.WriteLine("In Main: " + a);

       }

   }

Результат работы программы:

In Main: 10

In Func: 20

In Main: 10

В данном примере значение формального параметра х было изменено в методе Func, но эти изменения не отразились на фактическом параметре а метода Main.

При передаче параметров по ссылке метод получает копии адресов параметров, что позволяет осуществлять доступ к ячейкам памяти по этим адресам и изменять исходные значения параметров. Для того чтобы параметр передавался по ссылке, необходимо при описании метода перед формальным параметром и при вызове метода перед соответствующим фактическим параметром поставить служебное слово ref.

class Program

   {

       static void Func(int x, ref int y)

       {

           x += 10; y += 10;  //изменение параметров

           Console.WriteLine("In Func: {0}, {1}", x, y);

        }

       static void Main()

       {

           int a=10, b=10;  // строка 1

           Console.WriteLine("In Main: {0}, {1}", a, b);

           Func(a, ref b);

           Console.WriteLine("In Main: {0}, {1}", a, b);

       }

   }

Результат работы программы:

In Main: 10  10

In Func: 20  20

In Main: 10  20

В данном примере в методе Func были изменены значения формальных  параметров х и y. Эти изменения не отразились на фактическом параметре а, т.к. он передавался по значению, но значение b было изменено, т.к. он передавался  по ссылке.  

Передача параметра по ссылке требует, чтобы аргумент был инициализирован до вызова метода (см. строку 1). Если в этой строке не проводить инициализацию переменных, то компилятор выдаст сообщение об ошибке.

Однако в некоторых случаях бывает невозможно инициализировать параметр до вызова метода. Тогда параметр следует передавать как выходной, используя  спецификатор out.

class Program

   {

       static void Func(int x, out int y)

       {

           x += 10; y = 10;   // определение значения выходного параметра y

           Console.WriteLine("In Func: {0}, {1}", x, y);

        }

       static void Main()

       {

           int a=10, b;

           Console.WriteLine("In Main: {0}", a);

           Func(a, out b);

           Console.WriteLine("In Main: {0}, {1}", a, b);

       }

   }

Результат работы программы:

In Main: 10  

In Func: 20  10

In Main: 10  10

В данном примере в методе Func формальный параметр y и соответствующий ему фактический параметр b метода Main были  помечены спецификатором out. Поэтому значение b до вызова метода Func можно было не определять, но изменение параметра y отразились на изменении значения параметра b.

Перегрузка методов

Иногда бывает удобно, чтобы методы, реализующие один и тот же алгоритм для различных типов данных, имели одно и то же имя. Использование нескольких методов с одним и тем же именем, но различными типами и количеством параметров называется перегрузкой методов. Компилятор определяет, какой именно метод требуется вызвать, по типу и количеству фактических параметров.

Рассмотрим следующий пример:

class Program

   {

       static int max(int a) //первая версия метода max

       {

           int b = 0;

           while (a > 0)

           {

               if (a % 10 > b) b = a % 10;

               a /= 10;

           }

           return b;

       }

      static int max(int a, int b) //вторая версия метода max

       {

           if (a > b) return a;

           else return b;

       }

       

       static int max(int a, int b, int c) //третья версия метода max

       {

           if (a > b && a > c) return a;

           else if (b > c) return b;

           else return c;

       }

       static void Main()

       {

           int a = 1283, b = 45, c = 35740;

           Console.WriteLine(max(a));

           Console.WriteLine(max(a, b));

           Console.WriteLine(max(a, b, c));

       }

   }

При вызове метода max компилятор выбирает вариант, соответствующий типу и количеству передаваемых в метод аргументов. Если точного соответствия не найдено, выполняются неявные преобразования типов в соответствии с общими правилами. Если преобразование невозможно, выдается сообщение об ошибке. Если выбор перегруженного метода возможен более чем одним способом, то выбирается «лучший» из вариантов (вариант, содержащий меньшие количество и длину преобразований в соответствии с правилами преобразования типов). Если существует несколько вариантов, из которых невозможно выбрать лучший, выдается сообщение об ошибке.

Перегрузка методов является проявлением полиморфизма, одного из основных свойств ООП. Программисту гораздо удобнее помнить одно имя метода и использовать его для работы с различными типами данных, а решение о том, какой вариант метода вызвать, возложить на компилятор. Этот принцип широко используется в классах библиотеки .NET. Например, в стандартном классе Console метод WriteLine перегружен 19 раз для вывода величин разных типов.

Обработка исключений

Язык С#, как и многие другие объектно-ориентированные языки, реагирует на ошибки и ненормальные ситуации с помощью механизма обработки исключений. Исключение - это объект, генерирующий информацию о «необычном программном происшествии». При этом важно проводить различие между ошибкой в программе, ошибочной ситуацией и исключительной ситуаций.

Ошибка в программе допускается программистом при ее разработке. Например, вместо операции сравнения (==) используется операция присваивания (=). Программист должен исправить подобные ошибки до передачи кода программы заказчику. Использование механизма обработки исключений не  является защитой от ошибок в программе.

Ошибочная ситуация вызвана действиями пользователя. Например, пользователь вместо числа ввел строку. Такая ошибка способна вызывать исключение. Программист должен предвидеть ошибочные ситуации и  предотвращать их с помощью операторов, проверяющих допустимость поступающих данных.

Даже если программист исправил все свои ошибки в программе, предвидел все ошибочные ситуации, он все равно может столкнуться с непредсказуемыми и неотвратимыми проблемами  - исключительными ситуациями. Например, нехваткой доступной памяти или попыткой открыть несуществующий файл. Исключительные ситуации  программист предвидеть не может, но он может отреагировать на них так, что они не приведут к краху программы.

Для обработки ошибочных и исключительных ситуаций в С# используется специальная подсистема обработки исключений. Преимущество данной подсистемы состоит в автоматизации создания большей части кода по обработке исключений. Раньше этот код приходилось вводить в программу "вручную". Кроме этого обработчик исключений способен распознавать и выдавать информацию о таких стандартных исключениях, как деление на нуль или попадание вне диапазона определения индекса.

Оператор try

В С# исключения представляются классами. Все классы исключений порождены от встроенного класса исключений Exception, который определен в пространстве имен System.

Управление обработкой исключений основывается на использовании оператора try.  Синтаксис оператора:

try // контролируемый блок

{

}

catch //один или несколько блоков обработки исключений

{

}

finally //блок завершения

{

}

Программные инструкции, которые нужно проконтролировать на предмет исключений, помещаются в блок try. Если исключение возникает в этом блоке, оно дает знать о себе выбросом определенного рода информации. Выброшенная информация может быть перехвачена и обработана соответствующим образом с помощью блока catch. Любой код, который должен быть обязательно выполнен при выходе из блока try, помещается в блок finally. Рассмотрим пример, демонстрирующий, как отследить и перехватить исключение.

static void Main()

       {

           int  x = int.Parse(Console.ReadLine());

           int y =1 / x;

           Console.WriteLine(y);

       }

Перечислим, какие исключительные ситуации могут возникнуть:

  1.  пользователь может ввести нечисловое значение
  2.  если ввести значение 0, то произойдет деление на 0.

Теперь попробуем обработать эти ситуации. Для этого изменим код следующим образом.

static void Main()

       {

           try

           {

               int x = int.Parse(Console.ReadLine());    

               int y =1 / x;

   Console.WriteLine("y={0}", y);

               Console.WriteLine("блок try выполнилсь успешно");

           }

           catch  // *

           {

               Console.WriteLine("возникла какая-то ошибка");

           }

          Console.WriteLine("конец программы");

      }

Рассмотрим, как обрабатываются исключения в данном примере. Когда возникает исключение, выполнение программы останавливается и управление передается блоку catch. Этот блок никогда не возвращает управление в то место программы, где возникло исключение. Поэтому команды из блока try,  расположенные ниже строки, в которой  возникло исключение,  никогда не будут выполнены. Блок catch обрабатывает исключение, и выполнение программы продолжается с оператора, следующего за этим блоком.

В нашем случае при вводе нечислового значения или 0 будет выведено сообщение «возникла ошибка», а затем сообщение «конец программы».

Обработчик исключений позволяет не только отловить ошибку, но и вывести полную информацию о ней. Для демонстрации сказанного заменим блок catch следующим фрагментом.

       catch (Exception error)

        {

         Console.WriteLine("Возникла ошибка {0}", error);

        }

Теперь, если возникнет исключительная ситуация, «выброшенная» информация будет записана в идентификатор error. Данную информацию можно просмотреть с помощью метода WriteLine. Такое сообщение очень полное и будет полезно только разработчику на этапе отладки проекта.

Для пользователя на этапе эксплуатации приложения достаточно более краткой информации о типе ошибке. С этой целью в С# выделены стандартные классы исключений, такие как DivideByZeroException, FormatException. Внесем изменения в программу.

 

static void Main()

       {

           try

           {

               int x = int.Parse(Console.ReadLine());    // 1 ситуация              

               int y =1 / x;   // 2 ситуация

               Console.WriteLine("y={0}", y);

               Console.WriteLine("блок try выполнилсь успешно");

            }

           catch(FormatException)  // обработка 1 ситуации

           {

               Console.WriteLine("Ошибка: введено нечисловое значение!");                

           }

           catch (DivideByZeroException) // обработка 2 ситуации

           {

               Console.WriteLine("Ошибка: деление на 0!");

           }

           Console.WriteLine("конец программы");

      }

В данном примере обрабатывается каждая ситуация в отдельности, при этом пользователю сообщается лишь минимальная информация об ошибке. В следующей таблице содержится описание наиболее часто используемых обработчиков стандартных исключений.

Имя

Описание

ArithmeticException

Ошибка в арифметических операциях или преобразованиях

ArrayTypeMismatchException

Попытка сохранения в массиве элемента несовместимого типа

DivideByZeroException

Попытка деления на ноль

FormatException

Попытка передать в метод аргумент неверного формата

IndexOutOfRangeException

Индекс массива выходит за границу диапазона

InvalidCastException

Ошибка преобразования типа

OutOfMemoryException

Недостаточно памяти для нового объекта

OverflowException

Перевыполнение при выполнении арифметических операций

StackOverflowException

Переполнение стека

Одно из основных достоинств обработки исключений состоит в том, что она позволяет программе отреагировать на ошибку и продолжить выполнение. Рассмотрим программу, которая строит таблицу значений для функции вида .

static void Main()

       {

           Console.WriteLine("a=");

           int a = int.Parse( Console.ReadLine());

           Console.WriteLine("b=");

           int b = int.Parse(Console.ReadLine());

           for (int i = a; i <= b; ++i)

           {

               try

               {

                   Console.WriteLine("y({0})={1}", i, 100 / (i * i - 1));

               }

               catch (DivideByZeroException)

               {

                   Console.WriteLine("y({0})=Деление на 0", i);

               }

           }

      }

Если встречается деление на нуль, генерируется исключение типа DivideByZeroException. В программе это исключение обрабатывается выдачей сообщения об ошибке, после чего выполнение программы продолжается. При этом попытка разделить на нуль не вызывает внезапную динамическую ошибку (т.к. блок обработки прерываний помещен внутрь цикла for). Вместо этого исключение позволяет красиво выйти из ошибочной ситуации и продолжить выполнение программы.

Операторы checked и unchecked

В С# предусмотрено специальное средство, которое связано с генерированием исключений, вызванных переполнением результата в арифметических вычислениях. Например, когда значение арифметического выражения выходит за пределы диапазона, определенного для типа данных выражения. Рассмотрим небольшой фрагмент программы:

static void Main()

       {

           byte x = 200; byte y = 200;

           byte result = (byte) (x + y);

           Console.WriteLine(result);

       }

Здесь произведение значений а и b превышает диапазон представления значений типа byte. Следовательно, результат данного выражения не может быть записан в переменную result, тип которой byte.

Для управления подобными исключениями в С#  используются операторы checked и unchecked. Чтобы указать, что некоторое выражение должно быть проконтролировано на предмет переполнения, используйте ключевое слово checked. А чтобы проигнорировать переполнение, используйте ключевое слово unchecked. В последнем случае результат будет усечен так, чтобы его тип соответствовал типу-результату выражения.

Замечание. По умолчанию проверка переполнения отключена (галочка не стоит). В результате код выполняется быстро, но тогда программист должен быть уверен, что переполнения не случится или предусмотреть его возникновение. Как мы уже упоминали, можно включить проверку переполнения для всего проекта, однако она не всегда нужна. С помощью использования операторов checked и unchecked в С# реализуется механизм гибкого управления проверкой

Можно задать (или отключить) проверку переполнения сразу для всего проекта. Для этого необходимо выполнить следующие действия

  1.  Щелкнуть правой кнопкой мыши на имени проекта
  2.  В выпадающем меню выбрать Properties
  3.  В появившемся окне (см. рис.) выбрать слева страницу Build
  4.  Щелкнуть на кнопке Advanced
  5.  В появившемся окошке поставить или убрать галочку напротив Check for arithmetic overflow/underflow property.

Оператор checked имеет две формы:

  1.  проверяет конкретное выражение и называется операторной checked-формой

checked ((тип-выражения) expr)

где expr — выражение, значение которого необходимо контролировать. Если значение контролируемого выражения переполнилось, генерируется исключение типа OverflowException.

  1.  проверяет блок инструкций

checked

{

// Инструкции, подлежащие проверке.

}

Оператор unchecked также имеет две формы:

  1.  операторная форма, которая позволяет игнорировать переполнение для заданного выражения

unchecked ((тип-выражения) expr)

где ехрr — выражение, которое не проверяется на предмет переполнения. В случае переполнения это выражение усекается.

  1.  игнорирует переполнение, которое возможно в блоке инструкций

unchecked

{

// Инструкции, для которых переполнение игнорируется.

}

Рассмотрим пример программы, которая демонстрирует использование checked и unchecked.

static void Main()

       {

           byte x = 200; byte y = 200;

           try

           {

               byte result = unchecked((byte)(x + y));

               Console.WriteLine("1: {0}", result);

               result = checked((byte)(x + y));

               Console.WriteLine("2: ", result);

           }

           catch (OverflowException)

           {

               Console.WriteLine("возникло переполнение");

           }

       }

Результат выполнения программы:

1: 144

возникло переполнение

В данном примере мы посмотрели, как использовать checked и uncheсked для проверки выражения. А теперь посмотрим, как использовать их для контроля за блоком инструкций.

static void Main()

       {

           byte n = 1; byte i;

           try

           {

               unchecked //блок без проверки

               {

                   for (i = 1; i < 10; i++) n *= i;

                   Console.WriteLine("1: {0}", n);

               }

               checked  //блок с проверкой

               {

                n=1;

                   for (i = 1; i < 10; i++) n *= i;

                   Console.WriteLine("2: ", n);

               }

            }

           catch (OverflowException)

           {

               Console.WriteLine("возникло переполнение");

           }

}

Результат выполнения программы:

1: 128

возникло переполнение

Генерация собственных исключений

До сих пор мы рассматривали исключения, которые генерирует среда, но сгенерировать исключение может и сам программист. Для этого необходимо воспользоваться оператором throw, указав параметры, определяющие вид исключения. Параметром должен быть объект, порожденный от стандартного класса System.Exception. Этот объект используется для передачи информации об исключении обработчику.

     static void Main()

       {

           try

           {

               int x = int.Parse(Console.ReadLine());

               if (x < 0) throw new Exception(); //1

               Console.WriteLine("ok");

            }

           catch

           {

               Console.WriteLine("введено недопустимое значение");

           }

    }

В строчке 1  c помощью команды new был создан объект исключения типа Exception. При необходимости можно генерировать исключение любого типа.

При генерации исключения можно определить сообщение, которое будет «выбрасываться» обработчиком исключений. Например:

static void Main()

   {

     try

       {

         int x = int.Parse(Console.ReadLine());

         if (x < 0) throw new Exception("введено недопустимое значение"); //1

         Console.WriteLine("ok");

        }

      catch (Exception error)

        {

          Console.WriteLine(error.Message);

        }

   }

12


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

66471. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ НА ПРЕДПРИЯТИИ 1.23 MB
  Одним из главных результатов современного этапа научно-технической революции стало превращение человека в главную движущую силу производства поэтому сегодня для организации ее персонал является основным богатством. В рамках этого подхода человек стал рассматриваться...
66472. Электронная открытка как инструмент обучения на уроках немецкого языка 52.11 KB
  Теоретические основы исследования электронных открыток немецко-язычной Интернет-коммуникации Общая характеристика Интернет-коммуникации Электронная открытка как вид Интернет-коммуникации. Особенности электронных открыток немецко-язычной Интернет-коммуникации.
66473. Система работы над изложением в старших классах школы восьмого вида 465 KB
  Обучение умственно отсталых школьников связной письменной речи является одной из актуальных проблем российской вспомогательной школы. Особую значимость приобретает реализация этой проблемы при обучении умственно отсталых детей умению связно и последовательно излагать свои мысли в устной и в письменной форме.
66474. Анализ деятельности учреждений социального обслуживания инвалидов (в частности в г. Самара) 31.56 KB
  В следствии мы исходим из гипотезы согласно которой социальная и правовая защита граждан инвалидов в стране находится на первоначальном этапе своего развития и отвечает сложившимися на данный момент социально-экономическими условиями. В структурном отношении работа состоит из двух частей...
66476. Оздоровчі можливості використання вправ художньої гімнастики в процесі фізичного виховання старшокласниць 785 KB
  Основними причинами стійкої тенденції зниження здоров'я у підростаючого покоління є: інформатизація та інтенсифікація навчального процесу в системі шкільної освіти на тлі вираженого психоемоційного напруження, низької рухової активності; зниження якості життя, обумовлене економічними труднощами і соціальними проблемами...
66477. Рынок ценных бумаг и фондовые биржи 163 KB
  Невозможно представить себе развитую страну без рынка ценных бумаг. Ведь рынок ценных бумаг это тот институт на котором отражается вся экономика страны будь то промышленный сектор сектор обслуживания или финансовый сектор.
66478. Валютный контроль за поступлением в Российскую Федерацию валютной выручки от экспорта товаров 274.5 KB
  Государственное регулирование внешнеэкономической деятельности Российской Федерации включая область валютно-кредитных отношений призвано обеспечить экономическую безопасность страны содействовать более быстрому росту ее экономики за счет расширения внешнеэкономических...
66479. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ СДВИГИ В ОРГАНИЗМЕ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ВСЛЕДСТВИЕ ВОЗНИКНО ВЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 217.5 KB
  Из различных паталогических состояний связанных с нарушениями эндокринной функции поджелудочной железы сахарный диабет характеризующийся абсолютной или относительной недостаточностью инсулина по частоте намного опережает все остальные и служит главным предметом настоящей...