سي شارب
سي# (تلفظ سي شارب/see sharp) هي لغة برمجة متعددة الأنماط تتمتع بكونها سكونية التنميط وأمرية وتعريفية ووظيفية وإجرائية وعمومية وشيئية المنحى (غرضية التوجه) (باستخدام الصفوف) كما تخضع لمبادئ البرمجة التركيبية المنحى.
قامت مايكروسوفت بتطوير هذه اللغة في إطار عملها على تطوير دوت نِت وتمت الموافقة على تعييرها من منظمة Ecma (المعيار Ecma-334) والمنظمة الدولية للمعايير (المعيار ISO/IEC 23270:2006). إن سي شارب إحدى لغات البرمجة المصممة للعمل على البنية التحتية المشتركة للغات البرمجة (CLI). صُممت لغة سي شارب لتكون لغة بسيطة وحديثة وعامة الأغراض وشيئية المنحى. وقد قاد أندرس هيلسبرغ فريق تطويرها.
الإصدار الأحدث من اللغة هو C# 7.3 وطرح في 2017 .
يدرج المعيار ECMA الأهداف التصميمية التالية للغة #C :
إن الاسم "C sharp" مستوحى من الرمز الموسيقي حيث يشير الرمز ♯ إلى أن النوتة المكتوبة مرتفعة أكثر بمقدار نصف درجة موسيقية . تتشابه هذه التسمية مع اسم لغة ++C حيث تشير "++" إلى وجوب زيادة المتحول بمقدار 1. يشبه الرمز ♯ شكلاً من أربع إشارات "+" (في شبكة 2x2) بما يعني ضمناً أن هذه اللغة هي زيادة بمقدار 1 على لغة ++C.
تم اختيار رمز الشباك (رمز اليونيكود U+0023) لتمثيل رمز شارب في كتابة اسم اللغة عوضاً عن الرمز ♯ (رمز اليونيكود U+266F) بسبب قيود تقنية تمنع من إظهاره (كافتقار دعم الخطوط القياسية وبعض المتصفحات للرمز ♯) كذلك عدم وجوده على لوحة المفاتيح القياسية.اتبع هذا التقليد أيضاً في معيار توصيف اللغة ECMA 334 . على كل الأحوال تستخدم مايكروسوفت الرمز الموسيقي الصحيح عندما يمكنها عملياً القيام بذلك (على سبيل المثال في الحملات الدعائية أو على غلاف المنتج). استُخدمت اللاحقة "شارب" في عدد من لغات دوت نت المبنية على لغات أخرى بما فيها لغة جي شارب (لغة دوت نت صممتها مايكروسوفت بالاشتقاق من لغة جافا 1.1) ولغة إيه شارب (مشتقة من لغة أيدا) ولغة البرمجة الوظيفية إف شارب. أطلق على التحقيق الأصلي من لغة آيفل الخاص بدوت نت اسم آيفل شارب إلا أنه تم التخلي عن هذا الاسم بعد دعم آيفل بشكل كامل. استُخدمت هذه اللاحقة أيضاً في تسمية بعض المكتبات مثل Gtk شارب (تغليف دوت نت لمكتبة +Gtk ومكتبات جنوم أخرى) ومكتبة كوكوا شارب (تغليف مكتبة كوكوا).
بدأ تطوير منصة دوت نت بكتابة مجموعة من مكتبات الصفوف، وقد استخدم نظام تصريف مدار اسمه Simple Managed C أو اختصاراً SMC للقيام بذلك. لاحقاً وبالتحديد في كانون الثاني 1999 شكل أندرس هيلسبرغ فريقاً من المطورين بهدف بناء لغة جديدة اسمها "كول" ، يشكل الاسم اختصاراً لعبارة "لغة غرضية التوجه شبيهة بلغة C" . قررت مايكروسوفت الإبقاء على هذا الاسم إلا أنها تخلت عن ذلك لاحقاً لأسباب قانونية لها علاقة بحقوق العلامات المسجلة. على التوازي مع ذلك أُعلن مشروع دوت نت رسمياً في مؤتمر للمطورين المحترفين (PDC) في تموز عام 2000 وأعيد تسمية اللغة إلى سي# كما تم تصدير وقت التنفيذ الخاص بلغة إيه إس بي دوت نت بالإضافة إلى مكتبات الصفوف إلى هذه اللغة.
اعتبر مصمم لغة جافا جيمس غوسلينغ وبيل جوي وهو أحد مؤسسي شركة صن مايكروسيستمز التي أتت بلغة جافا أن لغة سي# ليست سوى "تقليداً" للغة جافا؛ وقد قال غوسلينغ معقباً "إنها [المقصود سي#] كجافا نوعاً ما ولكن بعد التخلي عن الاعتمادية والإنتاجية والأمان". كتب كل من كلاوس كرفت وأنجلكا لانجر في مقال لهما في مدونة "إن جافا وسي# لغتا برمجة متطابقتان تقريباً. وهذا تكرار مضجر يفتقر الإبداع"، "من الصعب جداً الادعاء أن جافا أو سي# لغة برمجة ثورية غيرت الأسلوب الذي نكتب فيه البرامج"، "لقد استعارت سي# الكثير من جافا -والعكس صحيح. حيث تدعم سي# ميزة التعليب وفك التعليب الآن وقريباً سوف نجد ميزةً شبيهة في جافا". قال أندرس هيلسبرغ في تموز عام 2000 أن سي# ليست "نسخة من جافا" بل أنها "أكثر قرباً إلى لغة سي++" من ناحية التصميم.
في تشرين الثاني 2005 أعلن عن الإصدار 2.0 من سي# ومن هنا بدأت سي# وجافا بالتطور في اتجاهات متزايدة الاختلاف. إن أول وأهم هذه الاختلافات كان في إضافة الأنماط العمومية إلى كلتا اللغتين حيث كان تحقيقهما لهذه الأنماط شديد الاختلاف حيث تقوم سي# بالتعامل مع الأنماط العمومية كصفوف حقيقية وتولد الكود الخاص بها وقت التنفيذ بينما تتعامل جافا مع هذه الأنماط كميزة مضافة إلى نحو اللغة تمكن المطور من كتابة كود عمومي كما تمكن المترجم من التأكد من صحة الأنماط فقط بينما لا تحول هذه الأنماط إلى أنماط حقيقية وقت التنفيذ ولا يتم توليد كود خاص بها على غرار سي#.
إضافة إلى ذلك فقد أضيفت إلى سي# مجموعة من الميزات الهامة بهدف تمكين استخدام البرمجة الوظيفية فيها كُللت بإضافة لينك في الإصدار 3.0 والإطار البرمجي الداعم لتعابير لامبدا والطرق الملحقة والأنماط غير المسماة. تمكن هذه الميزات المطور من استخدام تقنيات البرمجة الوظيفية عندما يكون من المستحسن القيام بذلك. إن إضافات لينك وغيرها من الميزات الوظيفية تساعد المطور على كتابة أسطر أقل عند القيام بمهام روتينية كالاستعلام من قاعدة بيانات أو إعراب ملف إكس إم إل أو البحث ضمن بنية معطيات بما يمكن من التركيز على هدف البرنامج المنطقي وتحسين مقروئيته وصيانته.
كان لدى سي# جالب للحظ اسمه آندي (سمي باسم أندرس هيلسبرغ) وقد أحيل إلى التقاعد في 29 كانون الثاني عام 2004.
عُرضت سي# على لجنة آيزو الفرعية JTC 1/SC 22 للمراجعة والتعيير، كان اسم المعيار ISO/IEC 23270:2003 وهو ملغى اليوم. تمت الموافقة فيما بعد على تعيير سي# وفق المعيار ISO/IEC 23270:2006.
هذه قائمة بالإصدارات المختلفة للسي#:
لدى لغة سي# النحو التالي:
تتفرد لغة سي# عن غيرها من لغات برمجة إطار عمل دوت نت في كونها مرتبطة بشكل وثيق بمزايا البنية التحتية المشتركة للغات البرمجة (CLI)، فعلى سبيل المثال تنسب معظم الأنماط الحقيقية إلى قرائنها من أنماط القيمة الموجودة في CLI. على الرغم من ذلك فإن توصيف اللغة لا يتطرق إلى متطلبات توليد الكود الخاصة بالمصرّف، بمعنى أن التوصيف لا يرغم مصرف سي# على توليد كود متوافق مع وقت التنفيذ المشترك للغات (CLR) أو توليد تعليمات متوافقة مع اللغة المشتركة الوسيطة أو أي تنسيق آخر. وهكذا يمكّن (نظرياً على الأقل) مصرّف سي# من توليد كود لغة الآلة مباشرة على غرار باقي المصرفات كمصرّف سي++ ومصرّف فورتران. فيما يلي بعض من المزايا الجديرة بالاهتمام كونها تميز لغة سي# عن لغتي سي وسي++ (بالإضافة إلى جافا لدى ذكر ذلك صراحة):
لدى سي# نظام أنماط موحد يدعى نظام الأنماط المشترك أو اختصاراً CTS. إن نظام الأنماط الموحد يقوم على مبدأ أن كافة الأنماط بما فيها الأنماط البسيطة كالأعداد الصحيحة هي صفوف مشتقة من الصف . على سبيل المثال يرث كل نمط الطريقة .
يصنف نظام الأنماط المشترك أنماط المعطيات ضمن فئتين:
تتصف الكائنات من نمط القيمة بأنها لا تملك "محدداً مرجعياً" ولا تمتلك خصائص المقارنة المرجعية - فمعاملات المساواة وانعدام المساواة بين أنماط القيمة تقوم بمقارنة القيمة الحقيقية للبيانات الموجودة ضمن الكائنات ما لم تكن معاملات المقارنة هذه محملةً بشكل زائد. تُشتق أنماط القيمة من النمط ولديها دائماً قيمة افتراضية كما يمكن إنشاؤها ونسخها في أي وقت. من أهم القيود المفروضة على أنماط القيمة هو عدم المقدرة على الاشتقاق من بعضها البعض (إلا أنها تستطيع تحقيق الواجهات) كما أنها لا يمكن أن تحوي بانياً افتراضياً (بدون بارامترات). إن الأنماط البسيطة مثل النمط (عدد صحيح ذو إشارة بطول 32 بتاً) والنمط (عدد فاصلة عائمة بطول 32 بت معرف من آي تربل إي) والنمط (وحدة كود من نظام يونيكود بطول 16 بت) والنمط (يعرف لحظة زمنية ما بدقة نانوثانية) هي أمثلة على أنماط القيمة. كذلك النمط (نمط تعدادي) والنمط (بنى معرفة من قبل المستخدم).
بمقابل ذلك تمتلك أنماط المرجع مفهوم المحدد المرجعي - أي أن كل كائن من النمط المرجعي يمتلك محدداً متميزاً عن محددات بقية الكائنات حتى وإن كان البيانات الموجودة ضمن كائنين هي ذاتها. ينعكس هذا المفهوم على عمليات مساواة أو عدم مساواة أنماط المرجع حيث تقوم باختبار المساواة المرجعية ولا تختبر مساواة القيم بينها إلا في حال تحميل المعاملات المقابلة بشكل زائد (كما هو الحال بالنسبة للنمط . بشكل عام لا يمكن إنشاء كائنات من النمط المرجعي ولا نسخ كائن موجود ولا إجراء مقارنات بين قيم كائنين مرجعيين، على الرغم من ذلك توفر بين أنماط المرجع خدمات كهذه عبر التصريح عن بانٍ عام أو عبر تحقيق الواجهة الموافقة (مثل و). بعض الأمثلة على أنماط المرجع النمط (الصف الأساسي الذي تشتق منه كافة الصفوف الأخرى) والنمط (سلسلة محرفية من النمط يونيكود) والنمط (الصف الأساسي الذي تشتق منه كافة المصفوفات).
كلا الفئتين قابلتان للتوسيع بأنماط جديدة معرّفة من قبل المستخدم.
التعليب هو عملية تحويل كائن من نوع نمط القيمة إلى القيمة الموافقة كنمط مرجعي وهو أحد العمليات الضمنية في لغة سي#.
فك التعليب هو عملية تحويل قيمة كائن من نوع نمط مرجعي (معلّب مسبقاً) إلى القيمة الموافقة كنمط القيمة. يتطلب فك التعليب قسراً صريحاً للنمط. إذا كان الكائن المعلب من النمط يمكن عندها فك تعليب هذا الكائن فقط إلى النمط (أو إلى النمط ).
int foo = 42; // نمط القيمة
object bar = foo; // bar ضمن المتحول foo تعليب المتحول
int baz = (int)bar; // فك التعليب إلى نمط القيمة الأصلي
أضيفت الأنماط العامة إلى سي# بدءاً من الإصدار 2.0. تستخدم الأنماط العامة "بارامترات الأنماط" والتي تمكن المطور من تصميم صفوف وطرق دون الحاجة إلى تحديد الأنماط المستخدمة، حيث يتم تحديد هذه الأنماط فقط لدى استخدامها. تكمن الفائدة من ذلك بأن القدرة على استخدام بارامترات الأنماط العامة لإنشاء الصفوف والطرق يمكن من استخدامها بشكل فعال كونه يجنب تكاليف التنفيذ الإضافية التي تسببها عمليات التعليب وفك التعليب كما يوضح المثال التالي:
// التعريف عن الصف العام
public class GenericList
class TestGenericList
بالمقارنة مع قوالب سي++ يلاحظ أن أنماط سي# العمومية توفر أماناً أفضل إلا أنها في الوقت ذاته محدودة القدرة، فعلى سبيل المثال ليس من الممكن استخدام الأنماط العمومية كحدود للمعاملات الحسابية.
فيما يلي برنامج بسيط بلغة سي#، وهو إصدار من برنامج أهلاً بالعالم التقليدي:
using System;
class Program
سيقوم هذا البرنامج بطباعة العبارة !Hello World إلى الكونسول. لكل سطر في هذا البرنامج وظيفة معينة:
using System;
يقوم السطر السابق بإخطار المصرف أن يستخدم codice_1 كبادئة مرشحة للاستخدام للأنماط المستخدمة في الكود المصدري. في هذه الحالة عندما يصادف المصرف الكلمة codice_2 في الأسطر اللاحقة سوف يبحث عن نمط اسمه codice_2 مبتدئاً عملية البحث في التجميعة الحالية ومن ثم كافة التجميعات الأخرى المشار إليها في البرنامج. سوف يفشل المصرف في هذه الحالة في إيجاد النمط codice_2 وعندها سيحاول البحث عن نمط اسمه codice_5 مستخدماً codice_1 كبادئة لاسم النمط، وسينجح في إيجاده لأن اسم النمط الكامل هو بالفعل codice_5. إن الكلمة المفتاحية codice_8 تتيح للمبرمج أن يسرد كافة البوادئ المرشحة للاستخدام أثناء التصريف كبديل عن استخدام الاسم الكامل للنمط.
class Program
يعرّف السطر السابق الصنف codice_9. كل ما يوجد ضمن زوج القوسيين التاليين يتبع تعريف codice_9.
static void Main()
يعرّف هذا السطر طريقة استاتيكية (خاصة بالصف) يتم استدعاؤها عندما يبدأ البرنامج بالتنفيذ. يستدعي وقت تنفيذ دوت نت (CLR) الطريقة codice_11. (ملاحظة: يمكن استدعاء الطريقة codice_11 كغيرها من الطرق، على سبيل المثال يمكن لطريقة أخرى من الصف codice_9 استدعاء الطريقة codice_11). الكلمة المفتاحية codice_15 تجعل الولوج إلى الطريقة مباشرة دون الحاجة إلى إنشاء كائن من الصف codice_9 ممكناً. في تطبيقات الكونسول يجب أن تكون الطريقة codice_11 استاتيكية. لأنه في حال لم تكن استاتيكية عندها سيحتاج البرنامج إلى كائن من الصف codice_9، إلا أن إنشاء الكائن سيحتاج برنامجاً يقوم بإنشائه. لحل مشكلة الاعتمادية التبادلية هذه تقوم مصرفات سي# لدى تصريفها تطبيقات الكونسول بإصدار خطأ عند الفشل في إيجاد طريقة codice_11 استاتيكية. الكلمة المفتاحية codice_20 تعني أن الطريقة codice_11 لن تقوم بإعادة قيمة.
Console.WriteLine("Hello world!");
يقوم هذا السطر بكتابة خرج(ناتج التنفيذ للبرنامج ) البرنامج. إن codice_2 هو صف (كلاس) استاتيكي موجود في فضاء التسمية (Namespace ) codice_1 ويقوم بدور واجهة برمجية إلى المجاري الأساسية (مجرى الدخل ومجرى الخرج ومجرى الخطأ) خاصة بتطبيقات الكونسول. يستدعي البرنامج الطريقة codice_24 الخاصة بالصف (كلاس ) codice_2 والتي تقوم بإظهار محتوى البارامتر الخاص بها (في هذه الحالة !Hello World) إلى الكونسول في سطر مستقل.
هذا كتاب جيد لتعلم السي# بصيغة pdf من تأليف رون بنتون