class Figura {}
class Rectangulo: Figura {}
class Cuadrado: Rectangulo {}
class Elipse: Figura {}
class Circulo: Elipse {}El primer programa que siempre se escribe cuando se está comenzando a aprender un lenguaje de programación nuevo suele ser algo parecido a esto:
// holamundo.cs
// declaración de la clase
public class HolaMundo
{
// método principal
public static void Main()
{
// escribe un mensaje por el terminal
System.Console.WriteLine("¡Hola, Mundo!");
}
}
Una variable o una constante representan un posición de memoria ocupada por un tipo de dato. Una varible puede ser local, el parámetro de un método, el elemento de un array, un campo de una instancia de un objeto o un campo estático de un objeto, y su valor puede ser modificado, en cambio, el valor de una constante siempre es el mismo.
string saludo = "hola"; const double pi = 3.1415;
Dado que C# es fuertemente tipificado todas las variables y constantes tienen asociado un tipo que define los posibles valores que puede tomar.
En C# a todas las variables y constantes se les debe asignar un valor antes de poder utilizarlas. Esta asignación de valor puede ser tanto explícita como automática a través de la asignación del valor por defecto para un tipo. Estos son los valores por defecto para los diferentes tipos:
| Tipo | Valor por defecto |
|---|---|
| tipos numéricos | 0 |
| bool | false |
| char | '\0' |
| enumeraciones | 0 |
| referencias | null |
Cuando intentamos utilizar una variable sin asignarle un valor se producirá un error como sucede con el siguiente ejemplo:
// variable.cs
using System;
public class Variable
{
int v;
public Variable() {} // v = valor por defecto
public Variable(int a) { v = a; } // v = a
static void Main()
{
Variable[] variable = new Variable[2]; // declaramos un array
Console.WriteLine(variable[1]); // ok, valor por defecto
Variable v;
console.WriteLine(v); // error, v sin asignar
}
}
En C# se podemos utilizar espacios de nombres para agrupar de forma lógica ciertas porciones de código de forma que se les asocia un nombre para su uso. Si no utilizamos explícitamente ningún espacio de nombres estaremos utilizando el espacio de nombres global, como se hace en el primer ejemplo holamundo.cs. Veamos ahora como utilizar explícitamente el espacio de nombres System en holamundo2.cs de forma que no tengamos que escribir System. cada vez que nos queramos referir a alguna variable, clase, ... que esté definida en su interior. Para ello deberemos emplear using.
// holamundo2.cs
using System; // espacio de nombres que usaremos
public class HolaMundo2
{
public static void Main()
{
Console.WriteLine("¡Hola, Mundo!");
}
}
Para definir un espacio de nombres deberemos utilizar la palabra namespace. En el siguiente ejemplo se definen dos clases llamadas Prueba en dos espacios de nombres diferentes. Los nombres completos de estas clases serán Espacio1.Prueba y Espacio2.Prueba. Para poder utilizarlos empleando solamente Prueba deberemos especificar en que espacio de nombres está dicha clase utilizando previamente using.
// espacios.cs
using System; // usaremos el espacio de nombres System
namespace Espacio1 // declaración del espacio de nombres Espacio1
{
public class Prueba
{
public Prueba()
{
Console.WriteLine("Espacio1.Prueba");
}
}
}
namespace Espacio2 // declaración del espacio de nombres Espacio2
{
public class Prueba
{
public Prueba()
{
Console.WriteLine("Espacio2.Prueba");
}
}
}
using Espacio2; // usaremos el espacio de nombres Espacio2
public class Namespace
{
public static void Main()
{
Prueba p = new Prueba();
}
}
Los espacios de nombres pueden anidarse, es decir, definirse dentro de otros espacios de nombres. Para ello no tendremos más que encerrara la declaración de un espacio de nombres dentro de la de otro espacio de nombres. Para referirnos a las declaraciones del espacio interior habremos de utilizar la clausula using seguida de todos los espacios de nombres unidos mediante un punto o referirnos a un tipo empleando su nombre completo.
// anidado.cs
using System;
namespace Exterior
{
namespace Interior
{
class Hola
{
public Hola() { Console.WriteLine("¡Hola!"); }
}
}
}
using Exterior.Interior;
class EspacioNombresAnidado
{
public static void Main()
{
Hola hola = new Hola();
// alternativamente se podría haber utilizado:
// Exterior.Interior.Hola hola = new Exterior.Interior.Hola();
}
}
En C# se pueden crear alias de tipos y espacios de nombres, con lo que podremos referirnos a ciertos tipos y espacios de nombres utilizando otro nombre distinto al que tienen en su declaración.
// alias.cs
using sys = System; // alias de espacio de nombres
using cadena = System.String; // alias de tipo
class Alias
{
public static void Main()
{
cadena c = "¡Hola, mundo!";
sys.Console.WriteLine(c); // ¡hola, mundo!
sys.Console.WriteLine(c.GetType()); // System.String
}
}
Los identificadores son los nombre que elegimos para nuestros variables, clases, etc. Un identificador debe ser una palabra completa compuesta de caracteres unicode y que comience por una letra o un guión bajo (_) y que no sea igual que una palabra clave del lenguaje. Como un caso especial podremos utilizar @ como prefijo de un identificador si queremos que este se llame igual que una palabra reservada por el lenguaje, pero sin que se considere parte de él. Así las variables x y @x son iguales. Las letras mayúsculas y minúsculas crean identificadores diferentes.
Las palabras clave de C# son:
| abstract | event | new | struct | as | explicit | null | switch |
| base | extern | object | this | bool | false | operator | throw |
| break | finally | out | true | byte | fixed | override | try |
| case | float | params | typeof | catch | for | private | uint |
| char | foreach | protected | ulong | checked | goto | public | unchecked |
| class | if | readonly | unsafe | const | implicit | ref | ushort |
| continue | in | return | using | decimal | int | byte | virtual |
| default | interface | sealed | volatile | delegate | internal | short | void |
| do | is | sizeof | while | double | lock | stackalloc | else |
| long | static | enum | namespace | string |
Los tipos predefinidos en C# son alias de tipos en el espacio de nombres System. Aquí podemos ver la lista completa de los mismos:
|
|
A todos estos tipos, salvo object y string, se les denomina tipos simples. Todos los tipos y sus alias pueden utilizarse indistintamente. De esta forma podemos declarar un entero utilizando tanto int como System.Int32:
int x = 123; System.Int32 x = 123;
Para mostrar el nombre de cualquier tipo C# podemos utilizar el método GetType() o el operador typedef.
Console.WriteLine(x.GetType());
Todos los tipos en C# pertenecen a una de las siguientes tres categorías, cuya diferencia fundamental entre estas tres categorias es la forma en que son tratados en memoria.
Estos tipos son los más sencillos de comprender. Directamente contienen los datos, por ejemplo, un tipo int contiene su valor, o un tipo bool vale true o false. Una de sus características es que cuando se asignan el valor de una variable a otra, se crea una copia de dicho valor.
// valor.cs
using System;
class Valor
{
static void Main()
{
int x = 3;
int y = x; // y es una copia de x
++x; // incrementa x a 4
Console.WriteLine("x = {0} y = {1}", x, y);
}
}
Este ejemplo crea dos variables de tipo int, x e y. Inicialmente x vale 3 e y pasa a ser una copia de x. Al incrementar el valor de x, el valor de y no cambia puesto que ambos valores son copias independientes en memoria.
Todos los tipos simples y sus combinaciones a través de structs pertenecen a esta categoría.
Los tipos referencia son algo más complejos. En un tipo referencia hemos de diferenciar entre un objeto y una referencia a un objeto. Veamos con un ejemplo cada una de estas partes:
// referencia.cs
using System;
using System.Text;
class Referencia
{
static void Main()
{
StringBuilder x = new StringBuilder("hola");
StringBuilder y = x;
x.Append(", ¿estás aprendiendo mucho?");
Console.WriteLine("x = '{0}' y = '{1}'", x, y);
}
}
En este caso StringBuilder es un tipo referencia, a diferencia de int que era un tipo valor. Cuando se declara x en el ejemplo anterior, realmente se están haciendo dos cosas a la vez:
StringBuilder x;
x = new StringBuilder("hola");
La primera linea declara x como un referencia a un objeto de tipo StringBuilder. La segunda crea un objeto de dicho tipo y le asigna a x su valor.
StringBuilder y = x;
Com esta linea también se llevan a cabo dos acciones diferentes: por un lado se crea una nueva referencia, y, a un objeto de tipo StringBuilder y por otro lado se hace que y apunte al mismo objeto al que x lo hace. Por este motivo al modificar x también se modifica y. Ambos comparten la misma representación interna de su valor.
Los tipos object y string, asi como cualquier clase definida por nosotros pertenece a esta categoría de tipos.
A un programa podemos pasarle parámetros a través de su línea de ordenes. La forma de acceder a ellos es a través de un array de tipo string en la función principal, Main:
// param.cs
using System;
public class Parametros
{
public static void Main(string[] args)
{
// la longitud del array puede obtenerse a través de la propiedad Length
// Length es una propiedad de sólo lectura del array args
Console.WriteLine("Número de parámetros de la línea de órdenes = {0}",
args.Length);
for(int i = 0; i < args.Length; i++)
{
Console.WriteLine("Parámetro[{0}] = [{1}]", i, args[i]);
}
}
}
Este mismo ejemplo podría haberse creado utilizando foreach, que es estructura que permite crear un bucle sobre una colleción.
// param2.cs
using System;
public class Parametros
{
public static void Main(string[] args)
{
// la longitud del array puede obtenerse a través de la propiedad Length
// Length es una propiedad de sólo lectura del array args
Console.WriteLine("Número de parámetros de la línea de órdenes = {0}",
args.Length);
foreach(string s in args)
{
Console.WriteLine(s);
}
}
}
Un array es una colección de objetos que se almacenan de forma consecutiva en un bloque de memoria. Para crear uno hemos de especificar el tipo de los elementos junto a [] y el nombre que deseemos darle. A continuación, y de forma opcional, podemos crearlo e inicializarlo. Veamos un ejemplo:
char[] vocales = new char[5] {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}
Esta línea declara un array de 5 elementos de tipo char y después lo inicializa con 5 valores. Para acceder a cada uno de los elementos del array utilizaremos el operador [] y el número de posición al que deseamos acceder, teniendo en cuenta que los elementos se empiezan a numerar desde 0.
Console.WriteLine(vocales[2]); // imprime una "i"
Una vez creado un array no puede modificar su longitud. Para conocer esta se puede utilizar la propiedad de sólo lectura Lenght. Existe un conjunto de colecciones mucho más complejas y versátiles dentro de System.Collection.
Los arrays pueden tener más de una dimensión y entonces se clasifican en dos grupos: rectangulares y dentados. Los arrays rectangulares tienen una estructura multidimensional rectangular en la que cada dimensión posee siempre un mismo número de elementos. En cambio en los arrays dentados, lo que hay es un array de arrays, con lo cual cada subarray puede tener un tamaño diferente.
// array rectagular
int[,,] matriz1 = new int[3, 4, 5]; // cubo 3x4x5
// array dentado
int[][][] matriz2 = new int[3][][]; // cubo 3x_x_
for (int i = 0; i < 3; ++i)
{
matriz2[i] = new int[4][];
for (int j = 0; j < 4; ++j)
matriz2[i][j] = new int[5];
}
// acceso a un elemento
matriz1[1,1,1] = matriz2[1][1][1] = 7;
Para conocer el número de elementos de cada dimensión en los arrays multidimensionales rectangulared tendremos que utilizar el método GetLength(n), donde n es el número de dimensión cuyo tamaño deseamos conocer, también indexado desde 0. Para los arrays dentados en cambio, deberemos consultar el tamaño de cada subarray uno por uno.
// getlenght.cs
using System;
public class Lenght
{
public static void Main()
{
// array rectagular
int[,,] cubo = new int[3, 4, 5];
// array dentado
int[][][] cosa = new int[3][][]; //
for (int i = 0; i < cosa.Length; ++i)
{
cosa[i] = new int[i + 1][];
for (int j = 0; j < cosa[i].Length; ++j)
cosa[i][j] = new int[i + j + 1];
}
// imprime el tamaño de cada dimensión
for(int i = 0; i < 3; ++i)
Console.WriteLine("cubo.GetLength({0}) = {1}",
i, cubo.GetLength(i));
Console.WriteLine("cosa.Length = {0}", cosa.Length);
for(int i = 0; i < cosa.Length; ++i)
{
Console.WriteLine("cosa[{0}].Length = {1}",
i, cosa[i].Length);
for (int j = 0; j < cosa[i].Length; ++j)
Console.WriteLine("cosa[{0}][{1}].Length = {2}",
i, j, cosa[i][j].Length);
}
}
}
Para inicializar un array hemos de añadir una lista de elementos entre llaves, {}, y separados por comas.
int[] numeros = new int[10] {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int[,] array2x2 = new int[2,2] {{11, 12}, {21, 22}};
int[][] array2xn = new int[2][] {new int[] {11, 12}, new int[] {21, 22, 23}};
Algunos partes de esta sintaxis de inicialización pueden omitirse, de forma que las siguientes declaraciones son completamente equivalentes a las anteriores:
int[] numeros = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int[,] array2x2 = {{11, 12}, {21, 22}};
int[][] array2xn = {new int[] {11, 12}, new int[] {21, 22, 23}};
Por defecto en C# los parámetros son pasados por valor, lo que implica crear una copia de una variable para poder pasársela a un método.
// pasovalor.cs
using System;
public class PasoValor
{
static void Prueba(int i)
{
Console.WriteLine("i = {0}", ++i);
}
static void Main()
{
int x = 7;
Prueba(x); // la función recibe una copia de x
Console.WriteLine("x = {0}", x); // x sigue siendo 7
}
}
Si por algún motivo se necesita pasar una variable por referencia puede hacerse sin más que anteponer la palabra clave ref delante de la variabel correspondiente en la lista de parámetros de un método, tanto a la hora de definir el método como a la de utilizarlo. El paso de parámetros por referencia es fundamental cuando queremos modificar el valor de una variable o para hacer más eficiente el paso de grandes estructura de datos a un método.
// ref.cs
using System;
public class PasoRef
{
static void Prueba(ref int i)
{
Console.WriteLine("i = {0}", ++i);
}
static void Main()
{
int x = 7;
Prueba(ref x); // la función recibe una referencia de x
Console.WriteLine("x = {0}", x); // x sigue cambia a 8
}
}
Siguiendo con la línea de asegurar que una variable es asignada antes de utilizarse que C# promueve, out es un modificador que nos obliga a asignar un valor a una variable antes de finalizar un método.
// out.cs
using System;
public class PasoOut
{
static void Separa(string entrada, out string nombre, out string apellido)
{
int i = entrada.LastIndexOf(' ');
nombre = entrada.Substring(0, i);
apellido = entrada.Substring(i + 1);
}
static void Main()
{
string nombre, apellido;
Separa("José Pérez", out nombre, out apellido);
Console.WriteLine("Nombre: {0} Apellido: {1}", nombre, apellido);
}
}
El modificador de parámetros params puede utilizarse en el último parámetro de cualquier método para indicar que dicho método acepta cualquier número de parámetros de ese tipo particular. De esta forma se pueden crear métodos con un número variable de parámetros.
// params.cs
using System;
public class Params
{
static int Suma(params int[] n)
{
int total = 0;
foreach(int i in n)
total += i;
return total;
}
static void Main()
{
int s = Suma(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
Console.WriteLine("0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 = {0}", s);
}
}
En C# un programa se crea mediante la definición de nuevos tipos. De hecho, en C# todos los tipos son clases. Cada nuevo tipo estará formado por un conjunto de datos y funciones. Veamos un ejemplo:
// clase.cs
using System;
// declaración de la clase
class Persona
{
// una variable que contendrá el nombre
string nombre;
// constructor: como inicializar un objeto de clase Persona
public Persona(string nombre)
{
this.nombre = nombre; // this: una forma de acceder a este objeto
}
// propiedad: una forma de acceder al nombre de una persona
public string Nombre
{
get { return nombre; }
set { nombre = value; } // variable especial value
}
public static void Main()
{
Persona p = new Persona("Adán");
Console.WriteLine("p.Nombre = {0}", p.Nombre);
p.Nombre = "Eva";
Console.WriteLine("p.Nombre = {0}", p.Nombre);
}
}
Esta palabra clave, this, nos permite referirnos a cualquier variable o método de la instancia de una clase en la que nos encontremos. También nos permite llamar a un construtor sobrecargado, y declarar o acceder a un indexador. Un uso muy común de la misma es distinguir entre un campo de una instancia de un objeto y un parámetro.
public Persona(string nombre)
{
this.nombre = nombre;
}
Los campos de una clase son los datos que esta contiene. En su forma más sencilla pueden ser una simple declaración de variable como:
string nombre;
que cada instancia de una clase contendrá.
Podemos utilizar los modificadores static y readonly para alterar el comportamiento de un campo.
A los campos no estáticos (por defecto) se les denomina variables de instancia y los campos estáticos variables de clase. Mediante el uso explícito de la palabra static hacemos que de una variable pase a haber una única copia compartida por todas las instancias de una clase.
// static.cs
using System;
class Persona
{
static int contador;
int id;
public Persona() { id = contador++; }
~Persona() { contador--; }
public int Contador
{
get { return contador; }
}
public int Id
{
get { return id; }
}
static void Main()
{
Persona p1 = new Persona();
Persona p2 = new Persona();
Console.WriteLine("Hay {0} personas", p1.Contador);
Console.WriteLine("p2.Id() = {0}", p2.Id);
}
}
El modificador readonly nos permite evitar que una variable sea modificada una vez que sea asignada. Al igual que una constante posee un valor invariable, pero este se calcula en tiempo de ejecución en vez de en tiempo de compilación. Las constantes tienen la ventaja de permitir realizar un mayor número de optimizaciones sobre ellas. En cambio las variables readonly, nos aportan un mayor grado de flexibilidad, pues pueden retrasar el calcular su valor hasta la ejecución del programa. Esto puede aportar ventajas a la hora de modificar su valor sin tener que recompilar el código para que el nuevo valor surta efecto, como a la hora de corregir un valor erróneo o simplemente actualizarlo.
Las son otros de los campos que pueden componer un objeto. Su función es controlar la forma en que se accede a los datos de un objeto escondiendo la representanción interna de los mismos. Las propiedades puede permitirnos acceder a un campo de un objeto de tres formas:
// propiedades.cs
using System;
class Persona
{
int nacimiento; // año de nacimiento
public Persona(int nacimiento) { this.nacimiento = nacimiento; }
public int Edad
{
get { return DateTime.Now.Year - nacimiento; }
set { nacimiento = DateTime.Now.Year - value; }
}
static void Main()
{
Persona gustavo = new Persona(1973);
Console.WriteLine("Gustavo tiene {0} años,", gustavo.Edad);
gustavo.Edad = 31;
Console.WriteLine("y el año que viene tendrá {0}", gustavo.Edad);
}
}
Los indexadores son una forma cómoda de acceder a una colección de objetos contenida dentro de una clase a través del uso de la sintaxis de los arrays. Al igual que las propiedades, permiten acceder a datos contenidos en un objeto, pero en vez de hacerlo a través de un nombre, lo hacen a través de un índice. Su forma de utilización también es similar.
// indexador.cs
using System;
class Nota
{
float[] notas;
public Nota(int alumnos)
{
notas = new float[alumnos];
}
public float this[int indice]
{
get { return notas[indice]; }
set { notas[indice] = value; }
}
public int Length
{
get { return notas.Length; }
}
public float Media
{
get
{
float suma = 0;
foreach(float nota in notas)
{
suma += nota;
}
return suma / notas.Length;
}
}
static void Main()
{
Nota n = new Nota(100);
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < n.Length; ++i)
{
n[i] = 5 + rand.Next(6);
Console.Write("{0}, ", n[i]);
}
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("La nota media es: {0}", n.Media);
}
}
Un método es un función o procedimiento definida en el interior de una clase. En C# todo el código se ejecuta como un método de alguna clase, pues todos los tipos que podemos usar son clases, e incluso, la función Main, es en realidad un método de alguna clase.
Todo método tiene una firma (signature), que es el conjunto de tipos y modificadores de cada uno de los parámetros de su lista de parámetros.
Dentro de una clase podemos tener diferentes métodos aunque tengan el mismo nombre. A esto se lo denomina sobrecarga de métodos. Podremos utilizar la sobrecarga siempre que la firma de los métodos que intentemos sobrecargar sea diferente, es decir, sus parámetros no tenga idénticos tipos y modificadores. Para la sobrecarga no se tiene en cuenta el tipo de retorno ni el modificador params.
Este conjunto de métodos pueden darse a la vez en una clase:
float Media(float a, float b); float Media(float a, int b); float Media(int a, float b); int Media(int a, int b);
En cambio este otro conjunto métodos no:
int ValorAbsoluto(int a); float ValorAbsoluto(int a); // error
Los constructores son un tipo especial de métodos que poseen las clases y cuya finalidad es inicializar los campos de un objeto. Cada vez que se crea una nueva instancia de un objeto, el sistema le asigna la cantidad de espacio que necesite en el montículo ("heap") y acto seguido ejecuta el constructor de la clase para llevar a cabo la inicialización de todas los campos que lo requieran. A diferencia de otros métodos el constuctor no puede tener tipo de retorno ni tener otro nombre diferente del de la propia clase en que se define.
class Persona
{
public Persona(... lista de parámetros ...)
{
... código de inicialización ...
}
}
Los constructores pueden sobrecargarse, de forma que podemos tener varios de ellos y hacer que antes de ejecutar el cuerpo de su método se ejecute otro utilizando this.
class Persona
{
public string nombre;
public Persona(string nombre) { this.nombre = nombre; }
public Persona(): this("José Expósito") {}
}
Persona p1 = new Persona();
Persona p2 = new Persona("Antonio Pérez");
En caso de no definir de forma explícita un constructor, se creará uno de forma implícita sin parámetros que inicializará todas las variables a sus valores por defecto.
Las asignaciones de valores presentes en las propias declaraciones de las variables se ejecutarán antes que los constructores, y además, en el mismo orden en que aparezcan. Esto se puede comprobar ejecutando el siguiente ejemplo:
// inicializacion.cs
using System;
class Persona
{
public string nombre = "José Expósito";
public Persona(string nombre)
{
Console.WriteLine("antes del constructor nombre = {0}", this.nombre);
this.nombre = nombre;
Console.WriteLine("tras el constructor nombre = {0}", this.nombre);
}
public static void Main()
{
Persona p = new Persona("Pedro Castillo");
}
}
Estudiemos ahora como afecta el uso de la palabra clave static a la inicialización de una clase. Si la aplicamos al constructor, al igual que ocurria con la variables, tiene el efecto de hacer que el código que ejecuta sea compartido por todas las instancias de una clase. Este tipo de constructores se ejecutan antes de la creación de cualquier instancia de la clase, y por supuesto, esto sucede una única vez. Cada clase puede poseer un único constructor de este tipo y no puede tener parámetros. En el caso de las variables estáticas, como sucedía con las no estáticas, estas se inicializan antes de la llamada al constructor estático. En resumen, el orden de inicialización es:
Los destructores son el equivalente de los constructores pero a la hora de deshacernos de la instancia de un objeto. Cada vez que el recolector de basura de C# decide eliminar un objeto de memoria, antes, ejecuta este método. A diferencia de los constructores es único (no puede se puede sobrecargar) y no podemos decidir cuando es llamado. Su nombre ha de estar formado por el símbolo ~ seguido del nombre de la clase.
class Persona
{
public Persona( ... parámetros ... ) { ... código del constructor ... }
~Persona() { ... código del constructor ... }
}
Una clase anidada es una clase decladara dentro del ámbito de otra. El anidamiento de clases nos proporciona tres beneficios:
// anidada.cs
using System;
class A
{
private int x = 3; // miembro privado (acceso por defecto)
protected internal class Anidada
{
public void Prueba()
{
A a = new A();
Console.WriteLine(a.x); // podemos acceder a miembros privados
}
}
}
class B
{
static void Main()
{
A.Anidada anidada = new A.Anidada()
anidada.Prueba();
}
}
Una clase puede herendar de otra para extender o particularizar a la clase original. Heredar de una clase nos permite reutilizar su funcionalidad sin tener que comenzar desde cero. Una clase sólo puede heredar de otra, pero en cambio no hay límite a número de descendientes que pueda tener. Todas las clases forman parte de una jerarquía única de clases cuya raiz es la clase Object. Una jerarquía de clases bien diseñada se caracteriza por generalizar, de forma razonable, los nombres del espacio de un problema. De esta forma, podriamos tener una jerarquía de figuras geométricas con la siguiente estructura:
|
class Figura {}
class Rectangulo: Figura {}
class Cuadrado: Rectangulo {}
class Elipse: Figura {}
class Circulo: Elipse {} |
Veamos como podemos utilizar la herencia para reutilizar código y datos de la clase Figura en las clases Rectangulo y Cuadrado:
// figura.cs
using System;
class Figura // implicitamente hereda de Object
{
float alto, ancho;
public Figura(float alto, float ancho)
{
this.alto = alto;
this.ancho = ancho;
}
public float Alto { get { return alto; } set { alto = value; } }
public float Ancho { get { return ancho; } set { ancho = value; } }
public void Mostrar()
{
Console.WriteLine("{0}: {1}x{2}", GetType(), Alto, Ancho);
}
}
class Rectangulo: Figura // hereda de Figura
{
public Rectangulo(float alto, float ancho): base(alto, ancho) {}
}
class Cuadrado: Rectangulo // hereda de Rectangulo
{
public Cuadrado(float lado): base(lado, lado) {}
public float Lado { get { return alto; } set { alto = ancho = value; } }
}
class Prueba
{
public static void Main()
{
Figura f = new Figura(1, 2);
f.Mostrar();
Rectangulo r = new Rectangulo(3, 4);
r.Mostrar();
Console.WriteLine("alto de r = {0}", r.Alto);
Cuadrado c = new Cuadrado(5);
c.Mostrar();
Console.WriteLine("Lado de c = {0}", c.Lado);
}
}
Del anterior ejemplo debemos destacar varios aspectos:
Las variables de una clase pueden convertirse a otro tipo del que han heredado ("upcast") o convertirse en un tipo que ha heredado de él ("downcast"). En caso de fallar un conversión a un tipo derivado, se lanzará un excepción de tipo InvalidCastException.
Cuadrado c = new Cuadrado(5); Figura f = c; // upcast c = (Cuadrado)f; // downcast
El operador as asiga null a una variable en caso de fallar una conversión a un tipo padre:
c = f as Cuadrado;
El operador is sirve para comprobar cuando un objeto deriva de un cierta clase o implementa un interfaz. Suele utilizarse antes de realizar una conversión a un tipo derivado.
if (f is Cuadrado)
((Cuadrado)f).Lado = 5;
else
{
f.Alto = 5;
f.Ancho = 5;
}
El polimorfismo es la habilidad para relizar una misma operación sobre tipos diferentes mientras estos compartan una serie de características comunes. Esto se puede conseguir mediante la herencia o bien implementado un interfaz. Veamos un ejemplo de clase, Polimorfismo, que utiliza el polimorfismo para realizar un operación sobre diferentes tipos:
class Polimorfismo
{
public static void Mostrar(Figura f)
{
Console.Write("usando polimorfismo para mostrar: ");
f.Mostrar();
}
public static void Main()
{
Figura[] figuras = new Figura[3];
figuras[0] = new Figura(1, 2);
figuras[1] = new Rectangulo(3, 4);
figuras[2] = new Cuadrado(5);
foreach (Figura f in figuras)
{
Mostrar(f);
}
}
}
Un aspecto clave del polimorfismo es la capacidad de cada tipo para relizar una acción de una forma particular. Las clases base pueden tener métodos virtules que permitan a las clases derivadas proporcionar su propia implementación de un método. En la clase base hemos de utilizar la palabra clave virtual en el método que deseemos particularizar en una clase derivada. Después, en la clase derivada tendremos que utilizar override para indicar que vamos a proporcionar una nueva implementación de un método. Utilizando el mismo ejemplo anterior, ahora implementaremos los métodos que nos muestren la fórmula para calcular el área de una Elipse y un Circulo:
class Elipse: Figura
{
...
public virtual string FormulaArea()
{
return "RadioMayor * RadioMenor * PI";
}
...
}
class Cuadrado: Elipse
{
...
public override string FormulaArea()
{
return "Radio^2 * PI";
}
...
}
Un método abstracto es un método sin implementación. Implicitamente es un método virtual que estamos obligados a sobrecargar en una clase derivada. Estos métodos sólo pueden aparecer en un clase abstracta. En ambos casos hemos de utilizar la palabra clave abstract para hacer abstracto un método o una clase. Las clases abstracta no pueden ser instanciadas, ni tampoco las que deriven de ellas sin proporcionar un implementación para todos los métodos que carezcan de ella. Veamos un ejemplo que nos permita definir un método que devuleva el área de un figura geométrica:
// abstrac.cs
abstract class Figura
{
...
public abstract float Area();
...
}
class Rectangulo: Figura
{
...
public override float Area()
{
return Alto * Ancho;
}
...
}
class Abstract
{
public static Main()
{
Figura[] figuras = new Figura[3];
figuras[0] = new Figura(1, 2); // error, clase abstracta
figuras[1] = new Rectangulo(3, 4); // ok
figuras[2] = new Cuadrado(5); // ok, hereda Area()
foreach (Figura f in figuras)
{
Console.WriteLine("El área de un {0} de {1}x{2} es {3}",
f.GetType(), f.Alto, f.Ancho, f.Area());
}
}
}
Una clase puede evitar que otras deriven de ella empleando el modificador sealed en su declaración.
sealed class Math { ... }
Existen dos razones para sellar una clase:
De la misma forma podemos sellar un método virtual de forma que podemos asegurar su comportamiento al no permitir que pueda ser sobrecargado posteriormente en una clase derivada.
Para favorecer la encapsulación (esconder la implementación de un objeto que no comtribuye a sus características esnciales) una clase o sus componentespueden controlar quien puede acceder a ellos:
Una estructura es similar a una clase. Se declaran utilizando la palabra clave struct. Las principales diferencias con una clase son:
// struct1.cs
using System;
struct SimpleStruct
{
private int xval;
public int X
{
get { return xval; }
set { if (value < 100) xval = value; }
}
public void DisplayX()
{
Console.WriteLine("El valor almacenado es: {0}", X);
}
}
class TestClass
{
public static void Main()
{
SimpleStruct ss = new SimpleStruct();
ss.X = 5;
ss.DisplayX();
}
}
A causa de que son tipos valor, cuando son pasados a un método, se pasan por valor en lugar de por referencia como ocurre con las clases.
// struct2.cs
using System;
class TheClass
{
public int x;
}
struct TheStruct
{
public int x;
}
class TestClass
{
public static void structtaker(TheStruct s)
{
s.x = 5;
}
public static void classtaker(TheClass c)
{
c.x = 5;
}
public static void Main()
{
TheStruct a = new TheStruct();
TheClass b = new TheClass();
a.x = 1;
b.x = 1;
structtaker(a);
classtaker(b);
Console.WriteLine("a.x = {0}", a.x);
Console.WriteLine("b.x = {0}", b.x);
}
}
Podemos utilizar los atributos StructLayout(LayoutKind.Explicit) and FieldOffset para indicar como deben colocarse en memoria los diferentes campos de una estructura. De esta forma podemos conseguir el equivalente de una union de C/C++.
using System.Runtime.InteropServices;
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct PosicionExplicita
{
[FieldOffset(0)]
public byte b0;
[FieldOffset(1)]
public byte b1;
[FieldOffset(2)]
public byte b2;
[FieldOffset(3)]
public byte b3;
[FieldOffset(0)]
public int i0;
[FieldOffset(1)]
public int i1;
[FieldOffset(0)]
public long l;
}
Un interfaz nos permite hacer que múltiles clases compartan ciertas características no presentes en una clase base. Un interfaz tiene cierto parecido a una clase, pero con diferencias significaticas:
Anteriormente describimos el polimorfismo como la habilidad para realizar una misma operación sobre un conjunto de tipos diferentes mientras estos compartiesen ciertas características comunes. El propósito de un interfaz es precisamente definir un conjunto de características. Estas características pueden ser:
La declaración de un interfaz es como la de una clase, salvo por que no se proporciona implementación para sus miembros. La intención es que dichos miembros sean implementados por las clases o estructuras que deriven de un interfaz.
interface Dibujable
{
void Dibujar();
}
Para implementar un interfaz, hemos de hacer como cuando utilizabamos la herencia, indicar en la declaración de una clase o estructura que se deriva de él, y después implementar los métodos del interfaz. Si la clase o estructura también hereda de una clase base, habremos de colocarla al principio de la lista.
class Rectangulo: Figura, Dibujable
{
public void Dibujar()
{
if (Alto > 0)
{
string s = "";
for (int x = 0; x < Ancho; ++x)
s += "[]";
Console.WriteLine(s);
if (Alto > 2)
{
for (int y = 0; y < Alto - 2; ++y)
{
s = "[]";
for (int x = 0; x < Ancho - 2; ++x)
s += " ";
if (Ancho > 1)
s += "[]";
Console.WriteLine(s);
}
}
if (Alto > 1)
{
s = "";
for (int x = 0; x < Ancho; ++x)
s += "[]";
Console.WriteLine(s);
}
}
}
}
Al igual que ocurria en la herencia, podremos extender un interfaz. Con ello lograremos crear un nuevo interfaz que posea más características que aquel del que deriva.
interface Dibujable
{
void Dibujar();
}
interface EsDibujable: Dibujable
{
bool PuedeDibujarse { get; }
}
Puede darse el caso en que en una misma clase o estructura se cree un conflito de nombres al intentar heredar de una clase base y un interfaz un método o propiedad con el mismo nombre. Para resolver este problema hemos de C# permite implementar explicitamente al menos uno de los miembros del interfaz que generan el conflito. Veamos un ejemplo:
interface Figura
{
void Dibujar();
}
interface Dibujable
{
void Dibujar();
}
class Rectangulo: Figura, Dibujable
{
void Figura.Dibujar() { ... código ... }
void dibujable.Dibujar() { ... código ... }
}
Para acceder ahora a cualquiera de estos métodos habremos de realizar una conversión al tipo de interfaz adecuado de la siguiente forma:
Rectangulo r = new Rectangulo(2, 3); Figura f = (Figura)r; Dibujable d = (Dibujable)r; r.Dibujar(); d.Dibujar();
Las enumeraciones permiten crear un grupo de constantes numericas asociadas a un nombre. Veamos un ejemplo:
public enum Rumbo {Norte, Sur, Este, Oeste};
Para utilizarlas tenemos que declarar una variable del tipo de la enumeración y asignarle un valor dentro de los que dicha enumeración posea.
Rumbo avion = Rumbo.Sur;
Por defecto, a cada valor de la enumeración se le asigna como valor una constante entera 0, 1, 2,... Opcionalmente se puede especificar un tipo numérico alternativo y, además, asignarle un valor de este tipo a cada uno de los componentes.
[Flags]
public enum Rumbo: byte {Norte = 1, Sur = 2, Este = 4, Oeste = 8};
Rumbo barco = Rumbo.Norte | Rumbo.Oeste;
if ((barco & Rumbo.Norte) != 0)
Console.WriteLine("Si vas hacia el Norte hará más frio");
El atributo [FLAGS] es opcional e informa al entorno de ejecución de que los valores de la enumeración pueden ser combinados, y deberán ser decodificados adecuadamente en el depurador y cuando se muestren por la consola.
Console.WriteLine(barco.Format()); // muestra "Norte|Oeste" Console.WriteLine(barco); // muestra "9"
El tipo System.Enum proporciona una gran cantidad de métodos estáticos muy útilies para manejar las enumeraciones:
// enum.cs
using System;
public enum Logico : byte { Off = 0, On = 1 };
class Prueba
{
public static void Main()
{
Type t = Enum.GetUnderlyingType(typeof(Logico));
Console.WriteLine(t); // imprime "Byte";
bool hay_medio = Enum.IsDefined(typeof(Logico), "Medio");
Console.WriteLine(hay_medio); // imprime "False"
Logico l = (Logico)Enum.Parse(typeof(Logico), "On");
Console.WriteLine(Enum.Format(typeof(Logico), l, "D")); // imprime "1"
Console.WriteLine(l); // imprime "On"
foreach(Logico logico in Enum.GetValues(typeof(Logico)))
Console.WriteLine("{0} = {1}", logico,
Enum.Format(typeof(Logico), logico, "D"));
}
}
La sobrecarga de operadores permite a especificar la implementación de operador siempre que uno o los dos operandos sean clases definidas por el usuario o una estructura. Los operadores son métodos, cuya sintaxis es un tanto especial. La lista de operadores sobrecargables es: +, -, !, ~, ++, --, /, %, &, |, ^, <<, >>, ==, !=, <, >, <=, >=. Veamos en primer lugar un ejemplo que permite implementar la operación de suma sobre los números complejos:
// complex.cs
using System;
public struct Complex
{
public int real;
public int imaginary;
public Complex(int real, int imaginary)
{
this.real = real;
this.imaginary = imaginary;
}
// sobrecarga del operador de suma
public static Complex operator +(Complex c1, Complex c2)
{
return new Complex(c1.real + c2.real, c1.imaginary + c2.imaginary);
}
// sobrecarga del método "ToString"
public override string ToString()
{
return(String.Format("{0} + {1}i", real, imaginary));
}
public static void Main()
{
Complex num1 = new Complex(2,3);
Complex num2 = new Complex(3,4);
// suma de dos números complejos utilizando el
// operador de suma que hemos sobrecargado
Complex sum = num1 + num2;
// impresión de tres números complejos
Console.WriteLine("First complex number: {0}",num1);
Console.WriteLine("Second complex number: {0}",num2);
Console.WriteLine("The sum of the two numbers: {0}",sum);
}
}
Las excepciones son objetos que contienen información representando la ocurrencia de un estado excepcional en un programa. Cuando sucede un evento en un programa que produce un estado de excepción, como una divisón por cero, se lanza una excepción para avisar de dicho suceso.
// exception.cs
using System;
class Exception
{
public static void Main()
{
int v0 = 0;
int v1 = 1;
v1 = v1 / v0;
}
}
Para manejar excepciones se utilizan las palabras reservadas try,catch y finally. El bloque try tiene dos propósitos: permitir a u n bloque catch capturar un excepción y asegurar que se ejecutará el bloque finally. Un bloque try debe estar seguido por un o más bloques catch y finally.
try
{
código que sospechamos que pueda lanzar una excepción
}
catch (TipoDeException1 e)
{
código para reaccionar a excepciones de tipo TipoDeException1
}
catch (TipoDeException2 e)
{
código para reaccionar a excepciones de tipo TipoDeException2
}
...
catch (TipoDeExceptionN e)
{
código para reaccionar a excepciones de tipo TipoDeExceptionN
}
finally
{
código que se ejecuta siempre después de try,
tanto si se lanza una excepción como si no
}
La acción por defecto cuando se lanza una excepción y esta no es adecauadamente tratada dentro de un bloque catch es abortar el programa, que es lo que sucede en el ejemplo exeception.cs. Veamos como podemos resolver esta situación:
// exception2.cs
using System;
class Exception
{
public static void Main()
{
int v0 = 0;
int v1 = 1;
try
{
v1 = v1 / v0;
}
catch (DivideByZeroException exception)
{
Console.WriteLine("Excepción: {0}", exception.Message);
}
finally
{
Console.WriteLine("Supongo que ya se ha resulto el problema, ¿no?");
}
}
}
Para poder atrapar una excepción dentro de un bloque catch, esta debe ser de tipo System.Exception o derivar de este. Las excepciones de tipo System.Exception son las más generales posibles. Normalmente intentaremos atrapar excepciones de algún tipo más específico que nos permita saber más acerca de la excepción lanzada y así tener más medios para resolver la situación. A la hora de crear una clase podemos preveer que tipo de errores pueden darse y derivar tipos de excepciones de para intentar resolver dichos errores. Nosotros podemos lanzar explícitamente una excepción mediante la palabra reservada try. Algunas de las excepciones más comunes y por ello ya definidas son:
System.OutOfMemoryException System.NullReferenceException Syste.InvalidCastException Syste.ArrayTypeMismatchException System.IndexOutOfRangeException System.ArithmeticException System.DevideByZeroException System.OverFlowException
En una cláusula catch puede omitirse tanto la variable de la excepción si no va a utilizarse, como el parámetro con el tipo de excepción completo, con lo cual se atrapará cualquier tipo de excepción.
// exception3.cs
using System;
class Exception
{
public static void Main()
{
int[] array = {1, 2, 3};
try
{
for (int i = 0; i < 5; ++i)
Console.WriteLine("array[{0}] = {1}", i, array[i]);
}
catch (OutOfMemoryException e)
{
Console.WriteLine("Excepción: {0}", e.Message);
}
catch (IndexOutOfRangeException e)
{
Console.WriteLine("Excepción: {0}", e.Message);
}
catch
{
Console.WriteLine("Excepción general");
}
finally
{
Console.WriteLine("Supongo que ya se ha resulto el problema, ¿no?");
}
}
}
 |
class Exception1: System.Exception { ... };
class Exception2: Exception1 { ... };
class Exception3: Exception2 { ... }; |
La estructura jerárquica del sistema de excepciones que declaremos condicionará el orden en estas puedan ser utilizadas tras un bloque try. No se puede intentar atrapar una excepción de un tipo derivado de otro que se ha intentado atraparse en una cláusula previa. Veamos un ejemplo válido y otro que no lo es:
| Uso válido | Error |
|---|---|
try { ... }
catch (Exception3) { ... }
catch (Exception2) { ... }
catch (Exception1) { ... }
catch { ... }
finally { ... }
|
try { ... }
catch { ... }
catch (Exception1) { ... }
catch (Exception2) { ... }
catch (Exception3) { ... }
finally { ... } |
La clase System.Exception tiene algunas propiedades muy útiles de las que cabe destacar:
// exception4.cs
using System;
class Prueba
{
public static void Main()
{
int v0 = 0;
int v1 = 1;
try
{
v1 = v1 / v0;
}
catch (DivideByZeroException exception)
{
Console.WriteLine("exception.Message: {0}", exception.Message);
Console.WriteLine("exception.StackTrace: {0}", exception.StackTrace);
}
finally
{
Console.WriteLine("¡Ya eres un experto en manejo de excepciones!");
}
}
}
 |