Das Dokument bietet eine Einführung in objektorientierte Programmierung in C#, einschließlich der Definition und Verwendung von Methoden, Rückgabewerten und Parameterübergaben. Es behandelt die Struktur von Klassen, Konstruktoren, Eigenschaften und die grundlegenden Prinzipien der Datenkapselung sowie der Wiederverwendbarkeit des Codes. Zudem werden wichtige Konzepte wie Refactoring und Methodenüberladung erläutert.

1. C# Einführung
- Einführung in die OOP Do, Hoang Viet (do@mi.fu-berlin.de)
Draphony Games (http://www.draphony.de)

2. Methoden
• Beispiele:
 Console.WriteLine(…)
 Console.ReadLine(…)
• Warum benutzt man Methoden?
 Wiederverwendung von (Teil-)Lösungen.
 Zerlegung von komplexen Abläufen in Teilaufgaben („Methoden“)
• Wodurch ist eine Methode charakterisiert?
 Name
 Parameter
 Verarbeitung
 Rückgabe
04.12.2013
2

3. Demo: „e01_methods.cs“
Eigene Methode definieren
04.12.2013
3

4. Eigene Methoden erstellen
• Beispiel:
static int square(int x) {
return x * x;
}
• Allgemeine Syntax
static ret_type mname(type1 p1, type2 p2, …) {
expr
}
• Name: mname
 gleiche Regeln wie bei Variablen
• Parameter: p1, p2, …
 0 bis „unendlich“ Parameter möglich! Ist fest
• Anweisungen: expr
04.12.2013
4

5. Rückgabewert eine Methode
• Allgemeine Syntax
static ret_type square(type1 p1, type2 p2, …) {
expr
}
• Rückgabewert: ret_type
 Ergebnis der gesamten Verarbeitung / Durchführung
 Rückgabewert wird durch return „markiert“.
• Analogie:
 Funktion ist ein Automat. Nur das Ergebnis (vgl. Rückgabewert) ist für den Aufrufer
sichtbar. Lediglich die nötigen Eingaben/Einstellung (vgl. Parameter) wie zum Beispiel
Münzen sind notwendig für die Betriebsaufnahme!
• Spezialfall: void
• Englische Begriff: „invoke“ „call“
04.12.2013
5

6. Rückgabewerte
• Was passiert wenn eine Funktion einen Rückgabewert spezifiziert (sprich nicht
mit void definiert wurde) aber keinen Rückgabewert zurückgibt?
 Antwort: Compilerfehler
• Was passiert wenn Anweisungen nach der return Anweisungen stehen?
 Antwort: Warnung vom Compiler.
• Was passiert wenn nicht jeder Ausführpfad (zum Beispiel durch if-else) einen
Rückgabewert liefert?
 Antwort: Compilerfehler
04.12.2013
6

7. Demo: „e02_returns.cs“
Fehler bei Umgang mit Rückgabewerten
04.12.2013
7

8. Parameter
04.12.2013
8

9. Gültigkeitsbereich von Variablen
• Lokalen Variable der Methode
 Ist nur gültig innerhalb des Methodenrumpfes
• Parametervariable
 Äquivalent zu lokalen Variablen
• Variable, die übergeben werden
 Ist innerhalb der Methode nicht definiert!
• Rückgabewert
 Ist nur an der Rücksprungadresse gültig
04.12.2013
9

10. Demo: „e03_scope.cs“
Gültigkeitsbereich von Variablen
04.12.2013
10

11. Möglichkeiten der Übergabe
• Passing by value
 Für jeden Parameter wird eine Copy erstellt. Veränderungen werden nicht
gespeichert.
 Standardmethode
• Passing by Reference mit ref
 Änderungen werden beibehalten
 Parameter muss zuvor initialisiert werden!
• Passing by Reference mit out
 Änderungen werden beibehalten
 Keine Initialisierung nötig!
04.12.2013
11

12. Demo: „e04_paramdef.cs“
Parameterübergabe: Passing by Reference
04.12.2013
12

13. Variable Parameterliste
• Wie könnte man variable Parameterlisten realisieren?
 Array
 Zum Beispiel: static int getMax(int[] p) {}
• Komfortabler: „params“
 Variable Parameterliste mit params
 Zum Beispiel: static int getMax(params int[] p) {}
 Aufruf:
04.12.2013
getMax(1,2,3,4,5,6,7,8);
13

14. Demo: „e05_params.cs“
Parameterübergabe: Passing by Reference
04.12.2013
14

15. Refactoring
• Refactoring
 Antwort auf „Mein Code ist häßlich“
 Formal: Teilaufgabe vom Codewartung zur Steigerung der Lesbarkeit vom Code
• Methoden extrahieren
 Neue Funktion anhand von Codeblock extrahieren
• Methodenstub
 Neue Funktion anhand eines Prototyps definieren
• Variablen umbenennen (engl. Rename)
 Umbenennung mit Kontextinformation
• Parameter umordnen (engl. Reorder Parameters)
 Parameterreihenfolge
04.12.2013
15

16. Demo: „e06_refactor.cs“
04.12.2013
16

17. Methoden überladen
static void swap(ref int a, ref int b) {
int t = a;
a = b;
b = t;
}
• Was passiert bei?
 swap(i1, i2);
 swap(d1, d2);
04.12.2013
// int i1 = 1, i2 = 2;
// double d1 = 1, d2 = 2;
17

18. Beispiel:
„e07_overload.cs“
04.12.2013
18

19. Methoden überladen
• Definition mehrere Methoden mit dem gleichem Namen aber unterschiedliche
Signatur
• Signatur:
 Parameterordnung:
 Parametertyp
 Parameteranzahl
swap(int i, double d)
square(int a)
max(int a1)
und swap(double d, int i)
und square(double d)
und max(int a1, int a2)
• Was ist aber mit variable Parameterliste?
 max(int a1, int a2) und max(params int[] a)
 Aufruf: max(1, 2)
04.12.2013
19

20. Anmerkung
• Rekursion
 Aufruf einer Funktion in sich selbst
 Beispiel: Addition über Rekursion
static int add(int a, int b) {
return b == 0 ? a : add(a, b-1) + 1;
}
 Übermäßige Nutzung von Rekursionen führen zum „Stack Overflow“
 Anwendung: Teilen und Herrschen (Devide & Conquer)
04.12.2013
20

21. Beispiel:
„e08_recursive.cs“
Addition als Rekursion
04.12.2013
21

22. Demo: e00_motivation.cs
Wofür gibt es Klassen?
04.12.2013
22

23. Warum gibt es Klassen?
• Verbinden von Daten und Funktionen
 „Array von Personen mit Namen und PLZ“
• Stärkere Validierung der Daten
 „Das alter einer Person kann nicht negativ sein“
 „Die Note einer Klausur liegt zwischen 1 und 5“
• Sichere Programmausführung
• Leichte Wiederverwertbarkeit
 Eine Methode für Ganze Zahlen: int, uint, ulong, long, usw.
• Gute Wartbarkeit
04.12.2013
23

24. Demo: e01_classes.cs
Bekannte Klassen
04.12.2013
24

25. Klassen
• Beispiel:
 Console, ADO.NET
• Was ist eine Klasse
 Datentyp, dass Objekte beschreibt (Bauplan)
 Verknüpfen von Daten und Funktionen
• Objekt
 Instanzen einer Klasse werden Objekte genannt.
 Eine Klasse kann beliebig viele Objekte erzeugen
• Members
 Elemente einer Klasse werden Members genannt.
 Es gibt funktionale Members und Datenmembers
04.12.2013
25

26. Demo: e02_userdefine.cs
Eigene Klasse erstellen
Objekte der Klasse erzeugen
04.12.2013
26

27. Wie erstellt man eine Klasse
• Allgemeine Syntax
class identifier {
expr
}
• Innerhalb des Klassenrumpfes können die Members definiert werden
 Datenmembers wie Felder, etc.
 Funktionalen Members wie Methoden, Konstruktoren, etc.
• Objekte einer Klasse erzeugen
 Allgemeine Syntax: cname oname = new cname();
 Beispiel: Random rnd = new Random();
04.12.2013
27

28. Analogie zur echten Welt
• Zur welche Klasse gehören wir?
 Klasse Mensch
• Was bin ich?
 Ein Objekt
• Und was bist du?
 Ein Objekt
• Welche Members hätte eine Klasse Mensch? (Auszug)
 „Es sind Merkmale, die wir alle haben worin wir uns auch unterscheiden?“
04.12.2013
28

29. Datenmembers
04.12.2013
29

30. Objektvariablen (engl. Field)
• Variablen einer Klasse, die an das Objekt gebunden sind, werden
Objektvariablen genannt.
• Objektvariablen sind objektgebunden
 Jedes Objekt kann unterschiedliche Werte für seine Feld setzen haben.
 Technische Hinweis: bei der Erstellung eines Objektes, wird für jedes definierte Feld
Speicher reserviert.
 Beispiel:
•
•
•
Klasse Mensch
Hans heißt „Hans“, während Klaus „Klaus“ heißt
Unterschiedliche Werte für das Feld „Vornamen“.
• Objektvariablen gehören zu den Datenmembers
• Synonym: Felder
04.12.2013
30

31. Objektvariablen
• Allgemeine Syntax
class ClassIdent {
modifier type1 field1;
modifier type2 field2;
expr
}
• Zugriffsmodifizierer
 Regulieren den Zugriff auf Members einer Klasse. Sie gilt nur für das jeweilige
Member.
 Weitere Members (später)
Zugriffmodifiziere
Beschreibung
public
Zugriff außerhalb der Klasse ist erlaubt
private (default)
Zugriff außerhalb der Klasse ist nicht erlaubt
04.12.2013
31

32. Demo: e03_field.cs
Auswirkungen von unterschiedlichen Zugriffsmodifizier
04.12.2013
32

33. Klassenvariablen
• Variablen einer Klasse, die an die Klasse selbst gebunden sind, werden
Klassenvariablen genannt
• Klassenvariablen klassengebunden
 Der Wert einer Klassenvariable ist für alle Objekt gleich. Er kann von jedem Objekt
gelesen und geschrieben werden.
 Technische Details: Für die Klasse selbst wird auch Speicher reserviert
 Beispiel:
•
Anzahl der lebenden Menschen in der Klasse Mensch
•
Bei der Geburt eines Menschen (Erstellung eines neuen Objektes) wird die Zahl erhöht
•
Wenn der Mensch (Objekt wird gelöscht) stirbt, wird die Zahl verringert
•
Der Wert bleibt aber für alle gleich.
•
Hans und Klaus würden denselben Wert besitzen
 Was wären weitere mögliche Klassenvariablen für Klasse Mensch?
04.12.2013
33

34. Demo: e04_staticfield.cs
Auswirkungen von unterschiedlichen Zugriffsmodifizier
04.12.2013
34

35. Klassenvariablen
• Klassenvariablen gehören zu den Datenmembers
• Allgemeine Syntax
class ClassIdent {
static modifier type1 field1;
static modifier type2 field2;
expr
}
04.12.2013
35

36. Funktionalen Members
04.12.2013
36

37. Funktionen
04.12.2013
37

38. Konstruktoren (engl. Constructor)
• Beispiel: Aufruf eines Konstruktors
static void Main(string[] args) {
...
Person meier = new Person();
...
}
• Was ist ein Konstruktor?
 Eine spezielle Methode der Klasse ohne Rückgabewert, die beim Erzeugen eines
Objektes automatisch aufgerufen wird.
 Hauptfunktion: Initialisierung der Datenmembers
•
Konstruktoren haben immer den selben Namen wie die Klasse
04.12.2013
38

39. Demo: e05_constructor.cs
Konstruktoren
04.12.2013
39

40. Konstruktoren
• Syntax
modifier ClassIdent(type1 p1, type2 p2, …) {
expr
}
• Standardkonstruktor
 Hat keine Parameter
 Wird automatisch erzeugt, wenn kein andere Konstruktor definiert ist
•
Sobald ein Konstruktor definiert wurde, verschwindet die Definition.
•
Soll dennoch ein Standardkonstruktor angeboten werden, muss dieser explizit definiert
werden.
• Konstruktoren mit Parametern
 Haben Parameter 
 In der Praxis werden immer mehrere Konstruktoren dieser Art definiert
04.12.2013
40

41. Konstruktoren
• Jeder Klasse besitzt mindesten einen Konstruktor
• Konstruktoren können sich über die colon – Syntax gegenseitig aufrufen:
modifier ClassIdent(paramlist1) : this (paramlist2) {
expr
}
• Was passiert, wenn modifier nicht public definiert ist?
 Es können keine Objekte von aussen definiert werden.
 „Design Pattern“: Factory
• Hinweis:
 Es gibt auch Destruktoren!
04.12.2013
41

42. Klassenkonstruktor
• Zweck:
 dürfen nicht explixit aufgerufen!
 Sondern wenn die Klasse zum erst referrenziert wird.
• Besonderheiten
 Keine accessibility
 Keine Parameter
 Können nicht überladen werden
• Syntax:
static ClassIdent(paramlist1) {
expr
}
04.12.2013
42

43. Demo:
e08_classconstructor.cs
04.12.2013
43

44. Eigentschaften (engl. Properties)
• „Virtuelle“ Datenmembers
• Datenmembers, die über 2 Methoden realisiert werden:
 Get-Accessor:
 Set-Accessor:
Wert eines Members lesen
Wert eines Members festlegen
• Eigenschaften sind Datenmember, die über Accessor zugegriffen realisiert
werden
04.12.2013
44

45. Demo: e06_properties.cs
04.12.2013
45

46. Warum Eigentschaften?
• Erweiterte Zugriffskontrolle
 Nur Lesezugriff (engl. read-only)
 Nur Schreibzugriff (engl. write-only)
• GANZ WICHTIG!
 Datenabstraktion
 Direkte Zugriff auf Daten wird unterbunden: Validierung & Modellierung
• Vererbarkeit (später)
 Anpassung in den „Kinderklassen“
• Reine Lesezugriff ist bei den Felder auch möglich!
04.12.2013
46

47. Demo: e07_readonly.cs
04.12.2013
47

48. Demo: e09_namespace.cs
04.12.2013
48

49. Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit
http://www.draphony.de
facebook.com/DraphonyGames
04.12.2013
49