Пояснения к Тест 1 - объявления с инициализацией и без нее

Этот тест демонстрирует объявление переменных, часть из которых инициализируется в момент объявления. Пользователю в текстовом окне показывается некоторый фрагмент программы, содержащий объявления переменных и простейшие присваивания. Задача пользователя в текстовые окна, спроектированные для всех переменных фрагмента, ввести их значения, которые они получат в результате выполнения фрагмента. После чего он может нажать командную кнопку и сравнить введенные им результаты с теми, что дает реальное вычисление.

На рис. 4.2.5-3 показана спроектированная форма в процессе работы.

Рис. 4.25-3.Форма теста 1 в процессе работы

Фрагмент кода показан на рис. 4.2.3-4.

Рис. 4.2.5-4

В первой строке объявляются две сущности с именами x и y типа int без инициализации. В результате этого объявления в стеке будут созданы две переменные (два объекта), им будет выделена нужного размера память под значения, но сами значения останутся неопределенными. Во второй строке кода в результате присваивания переменная y получит значение. В третьей строке кода объявляются с инициализацией три сущности с именами u, v, w типа double. В стеке будут созданы три переменные, им будет отведена память под значения. Поскольку на этапе компиляции инициализирующие выражения могут быть вычислены, то значения этих переменных будут определены.

В следующей строке кода объявляются с инициализацией две сущности с именами k и l типа uint. Для сущности k используется объектный стиль инициализации с вызовом конструктора объектов класса uint. Конструктор без параметров этого класса не только создает в стеке соответствующий объект, но и инициализирует его значением по умолчанию, равным нулю для этого типа. Переменная l в результате инициализации также получит значение.

Аналогичным образом в результате объявления в стеке будет создана и переменная с именем n, которая также получит значение. А вот попытка создать и инициализировать переменную m закончится ошибкой еще на этапе компиляции, поскольку выражение инициализатора ссылается на переменную x, значение которой все еще не определено. Поэтому соответствующий оператор кода закомментирован.

Еще один тест на эту же тему (рис.4.2.6-5).

Рис. 4.2.6-5

В первой строке объявляются переменные x, s с отложенной инициализацией. Последующие объявления переменных эквивалентны по сути, но демонстрируют два стиля инициализации – обычный и объектный. Обычная форма инициализации предпочтительнее не только в силу своей естественности, но она и более эффективна, поскольку в этом случае инициализирующее выражение может быть достаточно сложным, с переменными и функциями. На практике объектный стиль для скалярных переменных используется редко. Вместе с тем полезно понимать, что объявление с инициализацией int y=0 можно рассматривать как создание нового объекта (new) и вызова для него конструктора по умолчанию. При инициализации в объектной форме может быть вызван только конструктор по умолчанию, другие конструкторы с параметрами для базисных встроенных типов не определены. В примере закомментировано объявление переменной v с инициализацией в объектном стиле, приводящее к ошибке, где делается попытка дать переменной значение, передавая его конструктору в качестве параметра.

Откладывать инициализацию не стоит, как показывает пример с переменной s, объявленной с отложенной инициализацией. В вычислениях она дважды получает значение: один раз в операторе if, другой – в операторе цикла for. Тем не менее, при компиляции возникнет ошибка, утверждающая, что в присваивании x = s делается попытка использовать неинициализированную переменную s. Связано это с тем, что для операторов if и for на этапе компиляции не вычисляются условия, зависящие от переменных. Поэтому компилятор предполагает худшее – условия ложны, инициализация s в этих операторах не происходит. А за инициализацией наш компилятор следит строго.

Рассмотрим, где могут появляться объявления переменных, какую роль они играют в зависимости от уровня, на котором они объявлены. Рассмотрим такие важные характеристики переменных, как время их жизни и область видимости. Зададимся вопросом, как долго живут объявленные переменные и в какой области программы видимы их имена? Ответ зависит от того, где и как, в каком контексте объявлены переменные. В языке C# не так уж много возможностей для объявления переменных, пожалуй, меньше, чем в любом другом языке. Открою «страшную» тайну, – здесь вообще нет настоящих глобальных переменных. Их отсутствие не следует считать некоторым недостатком C#, это достоинство языка. Но обо всем по порядку.

Первая важнейшая роль переменных, – задавать свойства классов. В языке C#, как и в других ОО-языках, такие переменные называются полями (fields) класса. О классах и полях предстоит еще обстоятельный разговор, а сейчас сообщу лишь некоторые минимальные сведения, связанные с рассматриваемой темой. Все переменные, объявленные на уровне класса при его описании, являются полями этого класса. Поскольку класс, как уже многократно говорилось, задает описание типа данных, то поля класса задают представление этих данных. Необходимо крайне внимательно относиться к проектированию полей класса, - всякие «лишние» объявления на этом уровне крайне нежелательны.

 Когда конструктор класса создает очередной объект – экземпляр класса, то он в памяти создает набор полей, определяемых классом, и записывает в них значения, характеризующие свойства данного конкретного экземпляра. Так что каждый объект в памяти можно рассматривать как набор соответствующих полей класса со своими значениями. Заметьте, для классов, представленных структурой, объект создается аналогичным способом, но разворачивается в стеке.

Объекты в динамической памяти, с которыми не связана ни одна ссылочная переменная, становятся недоступными. Реально они оканчивают свое существование, когда сборщик мусора выполнит чистку «кучи». Для значимых типов, к которым принадлежат экземпляры структур, жизнь оканчивается при завершении блока, в котором они объявлены.

Есть одно важное исключение. Некоторые поля могут жить дольше. Если при объявлении класса поле объявлено с модификатором static, то такое поле является частью модуля, связанного с классом и не входит в состав его экземпляров. Поэтому static-поля живут так же долго, как и сам класс. Более подробно эти вопросы будут обсуждаться при рассмотрении классов, структур, интерфейсов.