Лабораторная работа № 1
Создание и отладка консольных приложений в интегрированной среде MS Visual Studio .NET 2005
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Ознакомление с инструментальной системой и технологией создания и отладки процедурных и объектно-ориентированных программ на языках С, С++ и С# в интегрированной среде разработки приложений (integrated development environment, IDE) Microsoft (MS) Visual Studio.NET 2005.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Интегрированная среда разработки приложений Visual Studio.NET является удобной средой для разработки как консольных приложений, так и приложений MS Windows, имеющих стандартный графический интерфейс, известный также как GUI - интерфейс (GUI - Graphic User Interface). Первые выпускные (релизные) версии этой инструментальной системы, известные как Visual Studio.NET 2002 и Visual Studio.NET 2003, подробно описаны в литературе [1 - 4], а также в методических указаниях к выполнению лабораторных работ по технологиям программирования [5 - 7].
Среда Visual Studio.NET 2005 во многом наследует предыдущие инструментальные среды и добавляет ряд новых возможностей. Установка среды Visual Studio.NET 2005 обычно выполняется в следующем порядке:
-
удаление документации MSDN старой версии (рекомендуется);
-
установка дистрибутива Visual Studio.NET 2005, включающего в себя платформу Framework 2.0 и MS SQL Server 2005. Если на компьютере находилась ранее установленная среда Visual Studio.NET 2002 или Visual Studio.NET 2003 с платформой Framework 1.0 или 1.1 соответственно, то установка новой среды никак не повлияет на функциональность предыдущей версии среды и пользователь каждый раз сможет выбирать, с какой средой работать. Отметим, что при открытии проекта, созданного в старой среде (Visual Studio.NET 2002 или Visual Studio.NET 2003) новая среда (с разрешения пользователя) выполняет конвертирование проекта в формат новой среды;
-
установка Windows Platform SDK 2003 (необязательная установка);
-
установка Visual Assist v.10.1 Build 1418 (необязательная установка);
-
установка комплекта документации MSDN 2005.
Отметим, что основная масса инструментов для платформы .NET поставляется в виде SDK (Software Development Kit) – набора утилит для разработки программного обеспечения. Кроме этого, используются программы Add-In, не входящие в дистрибутивы среды и SDK, но позволяющие расширить сервисные возможности среды. Примером такой программы является программа-ассистент среды Visual Assist X.
Наиболее фундаментальной возможностью Visual Studio.NET 2005 является создание единой среды разработки, которая интегрирует в себя Microsoft Office System. При этом мы можем использовать не только стандартные возможности Microsoft Office System 2003, но и ряд дополнительных возможностей, определяемых функциональностью среды Visual Studio.NET 2005 и библиотеки классов Framework 2.0. Например, при создании офисных приложений вместо языка VBA (Visual Basic for Application) может использоваться язык C# и класс Actions Pane, аналогичный классу Windows Forms для обычных приложений. Единая среда разработки позволяет создавать документы, называемые "разумными" (smart document), поскольку они "знают", как соединяться с данными, как извлекать данные из источников и из документов, как представлять информацию, требуемую в данном контексте.
Для создания единой среды разработки фирмы Microsoft необходимо в дополнение к перечисленным выше установкам выполнить следующие установки:
-
Microsoft Office System Professional 2003 (русскую версию);
-
Microsoft Office System Professional 2003 Сервис пак 1 (русскую версию);
-
Visual Studio Tools for Microsoft Office System.
Для начинающих программистов, студентов и непрофессиональных разработчиков фирмой Microsoft бесплатно предоставляется (через Интернет) множество отдельных продуктов (группа продуктов Express Edition), например, Visual C# 2005 Express Edition, Visual C++ 2005 Express Edition, Visual Web Developer 2005 Express Edition, Microsoft SQL Server 2005 Express Edition.
Создание консольного приложения на языке C
Самыми простыми с точки зрения пользовательского интерфейса являются классические консольные приложения, то есть такие приложения, которые для ввода и вывода информации используют консоль - т.е. дисплей, работающий в текстовом режиме. Во времена, когда можно было работать в среде MS DOS, создание и отладка таких программ выполнялась с использованием таких IDE, как BC 3.1. Взаимодействие с консольным приложением в современных операционных системах происходит через консольное окно – окно для работы с командной строкой. При работе с платформой .NET это окно называется SDK Command Prompt.
Простейшая программа на языке C, выполняющая диалоговый ввод и вычисление суммы двух целых чисел, имеет следующий вид:
// add1.c
#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 1
#include
main ()
{ int x, y;
printf("Input 2 numbers: ");
scanf ("%d%d", &x, &y);
printf("Summa = %d\n", x+y);
// scanf ("%d", &x);
}
В данной программе используется scanf() - не защищенная от переполнения библиотечная функция языка C. Поэтому при ее компиляции будет выдаваться предупреждение об использовании небезопасной (deprecated) функции. Проблема deprecated-функций решается либо путем запрета выдачи данного вида сообщений (таким образом подвергая опасности свое приложение), либо явно или неявно посредством замены deprecated-функции на их безопасные аналоги, обычно имеющие суффикс "_s".
Объявление
#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 1
относится к одному из перечисленных методов решения проблемы deprecated-функций. Описание всех возможных способов работы с deprecated-функциями имеется в документации MSDN 2005, которая обычно устанавливается вместе с Visual Studio.NET 2005 и доступна как Help (помощь) по "горячей клавише" F1.
Для того, чтобы создать консольное приложение на языке С, выберем в IDE-среде в меню File следующую последовательность опций: New->Project-> Other Language ->Visual C++ -> Win32 (рис. 1).
Рис. 1. Окно New Project среды Visual Studio.NET 2005
Рис. 2. Окно Win32 Application Wizard
Выбираем шаблон Win32 Console Application и определяем имя проекта в поле Name и местонахождение каталога с файлами проекта в поле Location. Отметим, что имя проекта является одновременно и именем каталога и подкаталога, которые будут созданы средой разработки. Например, если мы ввели имя проекта Add1 и местоположение E:\User\Tprog\Lab1, то файлы проекта и подкаталог Debug будут находиться в каталоге E:\User\Tprog\Lab1\Add1\Add1.
После нажатия OK в окне New Project появится окно Win32 Application Wizard, в котором необходимо выбрать пункт Application Settings. В правой половине окна (рис. 2) появится группа селективных кнопок Application Type для указания типа приложения и две группы кнопок-переключателей. Для консольного проекта необходимо выбрать селективную кнопку Console application и переключатель Empty Project, а затем нажать кнопку Finish.
В интегрированной среде разработки Visual Studio.NET проекты логически организуются в решения (solutions). После компиляции и линкования проекта мы получаем исполнимый модуль, называемый сборкой (например, модуль библиотеки DLL). Каждое решение состоит из одного или нескольких проектов. В свою очередь, каждый проект может состоять из любого количества исходных файлов, ссылок на внешние сборки (которые используются этим проектом) и прочих ресурсов, которые и образуют приложение.
После создания пустого проекта Add1 в него необходимо добавить исходные файлы программы. Для этого выполним копирование файла Add1.c в каталог проекта (E:\User\Tprog\Lab1\Add1\Add1), а затем в окне менеджера проектов (Solution Explorer) выделим имя проекта (Add1) или имя подраздела для исходных файлов (Source Files) и в контекстном меню выберем пункты Add | Add Existing Item и укажем файл E:\User\Tprog\Lab1\Add1\Add1\Add1.c. После появления в проекте пиктограммы add1.c выполним двойной клик на ней, загружая таким образом текст файла Add1.c в окно редактора кода (рис.3). Отметим, что нажатие клавиши Del при выделенной пиктограмме файла приводит к удалению файла из проекта, при этом файл удаляется и из каталога, в котором располагаются файлы проекта.
Рис. 3. Основные окна среды Visual Studio.NET 2005
Если исходный файл отсутствует, то после создания пустого консольного проекта Add1 выполняется следующая последовательность выбора опций: File->New-> File. После выбора типа файла (например, .cpp), окно этого файла появляется в редакторе кода как Sample1.cpp, а в меню File добавляется пункт "move Sample1.cpp into Add1" для выполнения подключения этого файла к проекту приложения Add1. Это подключение можно сделать сразу (для пустого файла), либо после ввода текста программы.
В среде Visual Studio.NET предусмотрена полная поддержка технологии IntelliSense, "подсказывающей" вам в то время, когда вы набираете код, и предлагающей закончить за вас начатую строку (вы выбираете один из предложенного набора вариантов и нажимаете Enter).
Окна документации MSDN создаются при первом нажатии F1 (рис. 4). По команде Help | Dynamic Help внутри среды Visual Studio.NET создается окно встроенной справки. Это позволяет не использовать Alt+Tab для переключения между окнами Visual Studio.NET и окнами документации MSDN. Содержимое окна встроенной справки динамически меняется в зависимости от того, какой именно элемент (окно, меню, ключевое слово в коде и т. п.) выделен в настоящий момент.
Рис. 4. Основные окна документации MSDN 2005
Наиболее полная информация о языках программирования и их использовании представлена в документации MSDN. Для обращения к ней необходимо выбрать опцию Contents в меню Help (или нажать кнопку Contents), установить в окне Contents фильтр, например, Visual C++, а затем выбрать следующую последовательность опций: Development Tools and Languages -> Visual Studio -> Visual C++ -> Getting Started -> How Do I in Visual C++ -> C++ Language -> Getting Started. В окне просмотра документации целесообразно установить фильтр для языков программирования: Language Filter -> C++ или Language Filter -> C#.
Среда Visual Studio.NET 2005 позволила Add-In программе Visual Assist X вставить свое меню VAssistX в основное меню среды и продублировать часть пунктов этого меню набором кнопок, подсвеченных красным цветом (см. рис.3). С помощью этих команд можно изменить цветовое выделение элементов кода программы, загрузить из файла текст программы, проверить орфографию, выполнить сортировку и многое другое.
Выполнение и отладка приложения Win32 Console Application
В среде Visual Studio.NET предусмотрен интегрированный отладчик. Добавить точку останова (Breakpoint) можно, щелкнув мышью на левой серой полоске окна редактора кода. Повторный щелчок в этом же месте удаляет эту точку останова. Во время отладки приложения широко используются акселераторы - "горячие" клавиши (Shortcuts). Они обычно подразделяются на глобальные, действующие во всех окнах среды, и локальные, действующие в определенном контексте. В табл. 1 представлены "горячие" клавиши, используемые при выполнении и отладке приложений.
Команды, выполняющие приложение, всегда предварительно проверяют, не изменялся ли исходный код приложения после последней компиляции. Другими словами, проверяется соответствие запускаемого исполнимого кода текущему исходному коду. Если исходный код был изменен, то перед выполнением приложения выполняется его компиляция и сборка. При отладке приложения акселератор F5 используется, если предварительно была установлена точка останова. В противном случае отладчик запускается по F10 или F11. Если отладчик запущен, можно выполнить программу до курсора, если в контекстном меню выбрать Run To Cursor или просто нажать клавишу Ctrl + F10. Если вы окажитесь внутри вызванного метода или другого блока, который не хотите отлаживать, можете выйти за его пределы, нажав Shift + F11. Для изменения текста программы или для повторного запуска выполнения программы необходимо сначала завершить работу отладчика. Рестарт выполнения автоматически завершает предыдущий сеанс работы с отладчиком.
Таблица1. Основные акселераторы среды разработки
Ctrl + F7
|
Компилировать файл
|
Ctrl + F5
|
Выполнить приложение без отладчика
|
Ctrl + B
|
Добавить точку останова
|
F5
|
Выполнить с отладчиком (до очередной точки останова)
|
Ctrl + F10
|
Выполнить с отладчиком (до курсора)
|
F10
|
Выполнить по шагам (очередной шаг)
|
F11
|
Выполнить по шагам с заходом в вызываемые функции
|
Shift + F5
|
Завершения работы отладчика
|
Ctrl + Shift + F5
|
Рестарт выполнения приложения с отладчиком
|
Чтобы узнать значение переменной (во время очередного останова), задержите над ней указатель мыши. Кроме того, переменные, их значения и типы отображаются в окнах Locals, Autos, Watch (для отображения, например, окна Autos необходимо выбрать Debug | Windows | Autos). Если нас интересуют значения переменных, определенных в текущем методе или фрагменте кода, представленном в окне редактора, перейдите в окно Locals. Если вы хотите отслеживать значение конкретной переменной во время всего выполнения программы, перейдите в окно Watch и введите там имя переменной. Кроме того, нужную переменную можно просто перетащить мышью в окно Watch.
Создание и отладка консольного приложения на языке C++
Проект консольного приложения на языке С++ создается также, как и на языке С. Для примера рассмотрим две версии программы для диалогового ввода и суммирования двух целых чисел: программы add2.cpp и add3.cpp.
В программе add2.cpp не создаются классы и объекты, но используются встроенные глобальные объекты-потоки cin и cout и используются перегруженные операции для потокового ввода и вывода. Программа состоит только из функции main и является фактически процедурной программой.
В программе add3.cpp создается класс calc, метод plus которого реализует суммирование двух целых чисел (этот метод реализован только для иллюстрации объектно-ориентированного подхода). В функции main создается объект obj класса calc, метод plus которого и используется для суммирования введенных посредством диалога чисел. Отметим, что в объектно-ориентированной программе add3.cpp функция main не является методом, что характерно для С++, который не является языком чистого объектно-ориентированного программирования (в отличие от языков C# и Java).
Ниже приведены тексты программ add2.cpp и add3.cpp:
// add2.cpp
#include
using namespace std;
void main ()
{ int x, y;
cout << "Input 2 numbers: ";
cin >> x >> y;
cout << "Summa = " << x+y << endl;
}
// add3.cpp
#include
using namespace std;
class calc
{
public:
int plus(int a, int b)
{return a+b;}
};
void main ()
{ int x, y;
calc obj;
cout<<"Input 2 numbers: ";
cin>>x>>y;
cout<<"Summa = "<<
}
При отладке объектно-ориентированных программ удобно использовать менеджер классов (рис. 5). Он позволяет вам полностью контролировать классы и не только. Можно просматривать, удалять, добавлять или изменять имеющиеся классы, методы, свойства, причем при таких изменениях исходный текст приложения будет модифицироваться автоматически, что очень удобно. Для таких изменений обычно используется контекстное меню.
Менеджер классов (Class View) показывает состав приложения Add3 и состав класса calc. При этом атрибуты метода plus представлены в окне свойств (Properties). В окне свойств отображаются важнейшие характеристики выделенного в настоящий момент элемента. Этим элементом может быть и исходный файл, и управляющий элемент графического интерфейса пользователя, и проект в целом.
Рис. 5. Использование менеджера классов и окна свойств
Создание и отладка консольных приложений на языке C#
Для того, чтобы создать консольное приложение на языке С, выберем в среде в меню File следующую последовательность опций: New->Project-> Visual C# -> Console Application. Рассмотренное ранее на языках C и C++ консольное приложение Add на языке C# будет следующим:
// add4.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace Add4
{
class InputOutput
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Please enter 2 numbers: ");
Console.Write("x = ");
string str = Console.ReadLine();
int x = Int32.Parse(str);
Console.Write("y = ");
str = Console.ReadLine();
int y = Int32.Parse(str);
x = x + y;
Console.WriteLine("Сумма равна " + x.ToString());
}
}
}
Здесь используются два различных метода объекта Console для вывода строки - Write и WriteLine. Их различие в том, что Write не включает в конец вывода символ перевода строки. Кроме этого, использование WriteLine в качестве последнего оператора вывода в программе приводит к блокировке закрытия консольного окна до тех пор, пока пользователь, после ознакомления с результатами вывода, не введет какой-либо символ.
Точкой входа в приложение (исполняемый файл) С# является статический метод Main(), который должен находиться в классе. Только один класс может содержать этот метод. Имя метода Main начинается с прописной буквы, а не со строчной, как принято в C++. В этом методе начинается и заканчивается работа программы. Вы можете также вызывать другие методы, скажем, для вывода текста, как в данном примере, или создавать объекты и вызывать методы для них.
WriteLine - это статический метод объекта Console, а System - это пространство имен (область видимости), в котором содержится объект Console. Пространство имен импортируется в приложение посредством директивы
using System;
При отсутствии данного импорта потребуется указывать это пространство при каждом использовании объекта Console, например
System.Console.WriteLine("Please enter 2 numbers: ");
Таким образом, добавив директиву using для подключения пространства имен System, вы сможете использовать его элементы без дополнительного уточнения. Отметим, что в среде .NET существует огромное множество различных пространств имен.
Отметим, что последний оператор вывода в предыдущей программе может заменен на следующий оператор форматного вывода:
Console.WriteLine("Сумма равна {0}", x.ToString());
Здесь оператор Console.WriteLine использует строку формата "Сумма равна {0}". Символы {0} заменяются на первую переменную из списка аргументов, следующего за строкой формата.
На рис. 6 в окне проводника решений (Solution Explorer) показан состав проекта Add4. В разделе References представлены используемые данным проектом ссылки. Если данному проекту потребуется добавить ссылку, например, на библиотеку DLL, то укажем эту библиотеку после выбора опций Project | Add Reference (проще воспользоваться контекстным меню).
В следующем коде на языке C# можно выводить до трех переменных:
Console.WriteLine("Hello {0} {1}, from {2}", FirstName, LastName, City);
3. ОБОРУДОВАНИЕ
Персональный компьютер с процессором не ниже Pentium 600 и имеющий не менее 192 МБ оперативной памяти, операционная система MS Windows 2000 SP4 или XP SP2, интегрированная среда разработки приложений MS Visual Studio.Net 2005 с комплектом документации MSDN 2005, каталог Tprog\Lab1, содержащий файл Labtprog1.doc (методические указания к данной лабораторной работе) и исходные файлы Add1.c, Add2.cpp, Add3.cpp, Add4.cs, не менее 200 Mб свободной памяти на логическом диске, содержащем каталог Tprog\Lab1.
Рис. 6. Основные окна Visual Studio.NET 2005 для проекта на языке C#
4. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ
4.1 Ознакомиться с возможностями интегрированной среды разработки приложений MS Visual Studio.Net 2005.
4.2. Ознакомиться с перечнем и содержанием электронной документации, доступной из среды MS Visual Studio.Net 2005.
4.3. Выполнить отладку приложений консольного типа на языках C, C++ и C#.
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
5.1. Проверить наличие на компьютере необходимого аппаратного оборудования и программного обеспечения, наличие 200 Мб свободной памяти на логическом диске, содержащем каталог Tprog\Lab1, наличие файла Labtprog1.doc и исходных файлов Add1.c, Add2.cpp, Add3.cpp, Add4.cs в каталоге Tprog\Lab1.
5.2. Создать личный каталог, в котором будут размещаться создаваемые во время лабораторной работы проекты.
5.3. Создать в личном каталоге пустой проект консольного приложения Add1 и добавить сначала в каталог Add1/Add1, а затем в проект (через окно Solution Explorer) файл Add1.c. Откомпилировать проект и выполнить приложение в автоматическом и пошаговом режимах. Ознакомиться с набором файлов, создаваемых при создании проекта, а затем при компиляции и компоновке приложения. Искусственно внести ошибку в программу и ознакомиться с сообщениями в окнах Error List и Output, а также с протоколом в файле BuildLog.htm в подкаталоге Debug проекта.
5.4. Ознакомиться с перечнем и содержанием электронной документации, доступной из среды MS Visual Studio.Net 2005, используя список Filtered by окна Contents. По документации MSDN ознакомиться с имеющимися средствами решения проблемы deprecated-функций.
5.5. Экспериментально (посредством приложения Add1) проверить работоспособность существующих средств решения проблемы deprecated-функций.
5.6. Повторить выполнение пункта 5.3 для файлов Add2.cpp, Add3.cpp, Add4.cs. Ознакомиться с возможностями менеджеров проектов, классов, свойств при добавлении методов в классы. Использовать окно Dynamic Help для оперативного переключения к необходимой документации MSDN. Ознакомиться с сервисными возможностями программы Visual Assist X и проверить их на практике.
5.7. Повторить выполнение пункта 5.3 для программы, предложенной преподавателем. Если при отладке возникают проблемы с устранением ошибок в программе, необходимо выделить ошибку в окне Error List и нажать клавишу F1. В появившемся окне документации MSDN будет приведены примеры исправления ошибки.
6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать:
-
цель работы и индивидуальное задание;
-
перечень электронной документации, доступной из среды MS Visual Studio.Net 2005;
-
проверенные варианты решения проблемы deprecated-функций;
-
ошибки в программах и выдаваемые при этом сообщения;
-
описание методов (methods) класса Console, полученное из MSDN;
-
примеры окон Solution Explorer и Class View.
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
7.1. Что такое SDK? Приведите примеры.
7.2. Перечислите окна, которые можно использовать в среде Visual Studio.Net 2005?
7.3. Приведите пример приложения, в котором потребуется ссылка на библиотеку DLL?
7.4. Перечислите основные глобальные и локальные акселераторы среды разработки?
7.5. Какая поддержка документов Microsoft Office 2003 предусмотрена?
7.6. Как изменяется меню главного окна после создания проекта, после добавления файлов в проект, после запуска отладчика?
7.7. Как программируется форматный консольный вывод в языке C#?
7.8. Какие операции и методы класса string вы знаете?
7.9. Какие виды параметров имеются у методов в языке C#?
7.10. Как реализуется сокрытие текста методов и/или классов в окне редактора?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Вилле К. Представляем C#. - М.: ДМК - Пресс, 2001. - 192 с.
2. Троелсен Э. C# и платформа .Net. Библиотека программиста. – СПб.: Питер, 2002. – 800 с.
3. Уоткинз Д., Хаммонд М., Эйбрамз Б. Программирование на платформе .Net. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. – 368 с.
4. Самоучитель Visual Studio .Net 2003. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 688 с.
5. Берсенев Г. Б. Среда разработки приложений MS Visual Studio .NET. – Тула, ТулГУ (каф. ЭВМ), 2002. – 11 с.
6. Берсенев Г. Б. Создание и отладка консольных приложений на языке C#. – Тула, ТулГУ (каф. ЭВМ), 2002. – 15 с.
7. Берсенев Г. Б. Создание приложений MS Windows на языке C#. – Тула, ТулГУ (каф. ЭВМ), 2002. – 12 с.
8. MSDN 2005. Электронная документация Microsoft для разработчиков программного обеспечения. – 200000 с.
|
