درس پنجم – متدها

درس پنجم – متدها

در این قسمت با متدها در زبان C# آشنا می‌شوید. اهداف این درس به شرح زیر می‌باشد :

ü      درک ساختار یک متد

ü      درک تفاوت بین متدهای استاتیک (static methods) و متدهای نمونه (instance)

ü     ایجاد نمونه جدید از اشیاء

ü      نحوه فراخوانی متدها

ü      درک چهار گونه متفاوت پارامترها

ü      نحوه استفاده از مرجع this

 تا کنون تمامی اعمالی که ما در برنامه‌هایمان انجام می‌دادیم در متد Main() اتفاق می‌افتادند. این روش برای برنامه‌های ساده و ابتدایی که استفاده کردیم مناسب بود، اما اگر برنامه‌ها پیچیده‌تر شوند و تعداد کارهای مورد نظر ما گسترش یابد، استفاده از متدها جایگزین روش قبل می‌گردد. متدها فوق‌العاده مفید هستند، چراکه کارها را به بخشهای کوچکتر و مجزا تقیسم می‌کنند و در نتیجه استفاده از آنها آسان‌تر خواهد بود.

ساختار کلی یک متد به صورت زیر است :

[attributes][ modifiers] return-type method-name ([ parameters] ) { statements }

 دو قسمت attributes و modifiers را در آینده مورد بررسی قرار خواهیم داد. return-type نوعی است یک متد باز می‌گرداند و می‌تواند هر یک از انواع تعریف شده زبان  C# و یا از انواع تعریف شده توسط کاربر باشد. هر متد با نام آن شناخته می‌شود. method-name نام انتخابی برنامه‌نویس برای یک متد است و از طریق همین نام فراخوانی متد انجام می‌شود. پارامترها (parameters) مولفه‌ها یا متغیرهایی هستند که برای انجام یکسری پردازش به متد ارسال می‌شوند و از طریق آنها می‌توان اطلاعاتی را به متد ارسال و یا از آن دریافت نمود، و در نهایت دستورالعمهای متد، دستورهایی از زبان C# هستند که بوسیله آنها عمل مورد نظر برنامه‌نویس انجام می‌شود و عملی است که یک متد آنرا انجام می‌دهد. مثال 1-5 پیاده‌سازی یک متد ساده را نمایش می‌دهد.

using System;

 class OneMethod

{

  public static void Main()

   {

     string myChoice;

     OneMethod om = new OneMethod();

     do

      {

       myChoice = om.getChoice();

       // تصمیمی بر اساس انتخاب کاربر گرفته می‌شود

       switch(myChoice)

        {

          case "A":

          case "a":

          Console.WriteLine("You wish to add an address.");

               break;

          case "D":

          case "d":

          Console.WriteLine("You wish to delete an address.");

               break;

          case "M":

          case "m":

          Console.WriteLine("You wish to modify an address.");

               break;

          case "V":

          case "v":

          Console.WriteLine("You wish to view the address list.");

               break;

          case "Q":

          case "q":

          Console.WriteLine("Bye.");

               break;

          default:

             Console.WriteLine("{0} is not a valid choice", myChoice);

          break;

        }

      // اجرای برنامه برای دیدن نتایج موقف می‌شود

      Console.WriteLine();

      Console.Write("Press Enter key to continue...");

      Console.ReadLine();

      Console.WriteLine();

     } while (myChoice != "Q" && myChoice != "q");

     // اجرای برنامه تا زمانیکه کاربر بخواهد ادامه می‌یابد

   }

  string getChoice()

   {

     string myChoice;

     // منویی را نمایش می‌دهد

     Console.WriteLine("My Address Book ");

     Console.WriteLine("A - Add New Address");

     Console.WriteLine("D - Delete Address");

     Console.WriteLine("M - Modify Address");

     Console.WriteLine("V - View Addresses");

     Console.WriteLine("Q - Quit ");

     Console.Write("Choice (A,D,M,V,or Q): ");

     // ورودی دریافتی از کاربر را بررسی می‌کند

     myChoice = Console.ReadLine();

     Console.WriteLine();

     return myChoice;

   }

}

برنامه مثال 1-5 دقیقا همان برنامه در س 4 است، با این تفاوت که در درس چهارم چاپ منو و دریافت ورودی از کاربر در متد Main() صورت می‌گرفت در حالیکه در این مثال،‌ این اعمال در یک متد مجزا بنام getChoice() صورت می‌گیرد. نوع بازگشتی این متد از نوع رشته‌ای است. از این رشته در دستور switch در متد Main() استفاده می‌شود. همانطور که ملاحظه می‌نمایید، پرانتزهای متد getChoice() خالی هستند، یعنی این متد دارای پارامتر نیست، از اینرو هیچ اطلاعاتی به/ از این متد منتقل نمی‌شود.

 درون این متد، ابتدا متغیر myChoice را اعلان نموده‌ایم. هرچند نام و نوع این متغیر همانند متغیر myChoice موجود در متد Main() است، اما این دو متغیر دو متغیر کاملاً مجزا از یکدیگر می‌باشند. هر دو این متغیرها، متغیرهای محلی (Local) هستند، از اینرو تنها درون بلوکی که تعریف شده‌اند قابل دسترس می‌باشند. به بیان دیگر این دو متغیر از وجود یکدیگر اطلاعی ندارند.

 متد getChoice() منویی را در کنسول نمایش می‌دهد و ورودی انتخابی کاربر را دریافت می‌نماید. دستور return داده‌ها را از طریق متغیر myChoice به متد فراخواننده آن، یعنی Main()، باز می‌گرداند. توجه داشته باشید که، نوع متغیری که توسط دستور return باز گردانده می‌شود، باید دقیقاً همانند نوع بازگشتی متد باشد. در این مثال نوع بازگشتی، رشته است.

 در C# دو گونه متد وجود دارد. یکی متدهای استاتیک (Static) و دیگری متدهای نمونه (Instance). متدهایی که در اعلان خود شامل کلمه کلیدی static هستند، از نوع استاتیک هستند، بدین معنا که هیچ نمونه‌ای از روی این متد قابل ایجاد نیست و این تنها همین نمونه موجود قابل استفاده است. از روی متدهای استاتیک نمی‌توان شیء (Object) ایجاد کرد. در صورتیکه در اعلان متد از کلمه کلیدی static استفاده نشده باشد، متد بعنوان متد نمونه در نظر گرفته می‌شود، بدین معنا که از روی آن می‌توان نمونه ایجاد کرد و شیء تولید نمود. هر یک از اشیاء ایجاد شده از روی این متدها، تمامی عناصر آن متد را دارای می‌باشند.

 در این مثال، چون getChoice() بصورت استاتیک اعلان نشده است، پس باید برای استفاده از آن شیء جدیدی  تولید شود. تولید شیء جدید بوسیله OneMethod om = new OneMethod() صورت می‌پذیرد. در سمت چپ این اعلان، مرجع این شیء جدید، یعنی om، قرار دارد که از نوع OneMethod است. در اینجا توجه به یک نکته بسیار مهم است، om به خودی خود شیء نیست، بلکه می‌تواند مرجعی به شی‌ای از نوع OneMethod() را در خود نگه‌دارد. در سمت راست این اعلان، تخصیص شیء جدیدی از نوع OneMethod() به متغیر om صورت گرفته است. کلمه کلیدی new عملگری است که شیء جدیدی را در heap ایجاد می‌نماید. اتفاقی که اینجا روی داده اینست که نمونه جدیدی از OneMethod() در heap تولید شده و سپس به مرجع om تخصیص داده می‌شود. حال که نمونه‌ای از متد OneMethod() را به om تخصیص داده‌ایم، از طریق om می‌توانیم با این متد کار نماییم.

 متدها، فیلدها و سایر اعضای یک کلاس از طریق عملگر نقطه "." قابل دسترس هستند. هنگامیکه می‌خواهیم متد getChoice() را فراخوانی کنیم، بوسیله عملگر نقطه از طریق om به آن دسترسی پیدا می‌نماییم : om.getChoice() . برای نگهداری مقداری که getChoice() بر می‌گرداند، از عملگر "=" استفاده نموده‌ایم. رشته بازگشتی از متد getChoice() درون متغیر محلی myChoice متد Main() قرار می‌گیرد. از این قسمت، اجرای برنامه همانند قبل است.

پارامترهای متد

به مثال 2-5 توجه کنید.

using System;

class Address

{

public string name;

public string address;

}//Addressپایان کلاس

class MethodParams

{

public static void Main()

{

string myChoice;

MethodParams mp = new MethodParams();

do

{

// منویی نمایش داده شده و ورودی از کاربر دریافت می‌گردد

myChoice = mp.getChoice();

// تصمیمی بر اساس ورودی کاربر گرفته می‌شود

mp.makeDecision(myChoice);

// جهت دیدن نتایج توسط کاربر، اجرای برنامه موقتا موقف می‌گردد

Console.Write("Press Enter key to continue...");

Console.ReadLine();

Console.WriteLine();

         } while (myChoice != "Q" && myChoice != "q");

 // اجرای حلقه تا زمانیکه کاربر بخواهد ادامه پیدا می‌نماید

}//Mainپایان متد

// نمایش منو و دریافت ورودی از کاربر

string getChoice()

{

string myChoice;

// نمایش منو

Console.WriteLine("My Address Book ");

Console.WriteLine("A - Add New Address");

Console.WriteLine("D - Delete Address");

Console.WriteLine("M - Modify Address");

Console.WriteLine("V - View Addresses");

Console.WriteLine("Q - Quit ");

Console.WriteLine("Choice (A,D,M,V,or Q): ");

// دریافت ورودی کاربر

myChoice = Console.ReadLine();

return myChoice;

}//getChoice()پایان متد

// تصمیم‌گیری

void makeDecision(string myChoice)

{

Address addr = new Address();

switch(myChoice)

{

case "A":

case "a":

addr.name = "Hadi";

addr.address = "C# Persian";

this.addAddress(ref addr);

   break;

case "D":

case "d":

addr.name = "Salehy";

this.deleteAddress(addr.name);

   break;

case "M":

case "m":

addr.name = "CSharp";

this.modifyAddress(out addr);

Console.WriteLine("Name is now {0}.", addr.name);

   break;

case "V":

case "v":

this.viewAddresses("Hadi", "Salehy", "C#", "Persian");

   break;

case "Q":

case "q":

Console.WriteLine("Bye.");

   break;

default:

Console.WriteLine("{0} is not a valid choice", myChoice);

   break;

}

}

// وارد کردن یک آدرس

void addAddress(ref Address addr)

{

Console.WriteLine("Name: {0}, Address: {1} added.", addr.name, addr.address);

}

// حذف یک آدرس

void deleteAddress(string name)

{

Console.WriteLine("You wish to delete {0}'s address.", name);

}

// تغییر یک آدرس

void modifyAddress(out Address addr)

{

//Console.WriteLine("Name: {0}.", addr.name); // خطا رخ می‌دهد

addr = new Address();

addr.name = "Hadi";

addr.address = "C# Persian";

}

// نمایش آدرس‌ها

void viewAddresses(params string[] names)

{

foreach (string name in names)

{

Console.WriteLine("Name: {0}", name);

}

}

}

مثال 2-5، نمونه تغییر یافته مثال 1-5 است که در آن تمامی برنامه ماژولار شده و به متدهای مختلف تقسیم شده است. در زبان C# چهار گونه پارامتر وجود دارند : ref،  out، params و value . بمنظور آشنایی با پارامترها، در مثال 2-5 کلاسی با نام Address با دو فیلد از نوع رشته تولید کرده‌ایم.

 درون متد Main()، متد getChoice() را فراخوانی کرده‌ایم تا از کاربر ورودی دریافت کنیم و این ورودی در متغیر رشته‌ای myChoice قرار می‌گیرد. سپس متغیر myChoice را بعنوان آرگومان به متد makeDecision() ارسال نموده‌ایم. در اعلان myDecision()، همانطور که ملاحظه می‌نمایید، پارامتر این متد از نوع رشته و با نام myChoice تعریف شده است. توجه نمایید که این متغیر نیز محلی است و تنها درون متد makeDecision() قابل استفاده است. هرگاه در اعلان متد، برای پارامترهای آن هیچ modifier آورده نشود، این پارامتر بعنوان value در نظر گرفته می‌شود. در مورد پارامترهای مقداری (value parameter) ، اصل مقدار متغیر یا پارامتر به پشته (Stack) کپی می‌شود. متغیرهایی که بصورت مقداری بعنوان پارامتر برای یک متد ارسال می‌شوند، همگی محلی بوده و تغییرات ایجاد شده بر روی آنها به هیچ وجه تغییری بر روی متغیر اصلی ایجاد نمی‌نماید.

 دستور switch در متد makeDecision() برای هر case یک متد را فراخوانی می‌نماید. فراخوانی این متدها با آنچه در متد Main() دید مقداری متفاوت است. علاوه بر مرجع mp، در این فراخوانی‌ها از کلمه کلیدی this نیز استفاده شده است. کلمه کلیدی this ارجاعی به شیء فعلی دارد.

 متد addAddress() پارامتری از نوع ref دارد. وجود چنین پارامتری بدین معناست که مرجعی از این پارامتر به متد ارسال می‌شود و این مرجع همچنان به شیء اصلی درون heap نیز اشاره دارد چراکه آدرس شیء مورد نظر به متد کپی می‌شود. در مورد پارامترهای ref، هرگونه تغییری که بر روی متغیر محلی رخ دهد، همان تغییر بر روی متغیر اصلی نیز اعمال می‌گردد. امکان تغییر مرجع وجود ندارد و تنها شی‌ای که مورد آدرس‌دهی واقع شده، می‌تواند تغییر پیدا نماید. پارامترهای مرجعی (ref) را می‌توان به عنوان عناصر ورودی/خروجی برای متد در نظر گرفت.

 پارامترهای out در مواردی استفاده می‌شوند که ارسال اطلاعات به متد از طریق پارامتر مد نظر نباشد، بلکه ارسال اطلاعات از متد مورد نظر باشد. استفاده از این پارامترها از اینرو کارآمد هستند که برنامه مجبور به کپی کردن پارامتر به متد نیست و از حجم سرباره (Overhead) برنامه می‌کاهد. در برنامه‌های عادی این مسئله چندان به چشم نمی‌آید، اما در برنامه‌های تحت شبکه که سرعت ارتباط و انتقال داده‌ها بسیار مهم است، این پارامترها ضروری می‌شوند.

 متد modifyAddress() دارای پارامتری از نوع out است. پارامترهای out فقط به متد فراخواننده آن بازگشت داده می‌شوند. از آنجائیکه این پارامترها از متد فراخواننده هیچ مقداری دریافت نمی‌کنند و فقط درون متدی که به عنوان پارامتر به آن ارسال شده‌اند قابلیت تغییر دارند، از اینرو درون این متدهایی که به آنها ارسال می‌شوند، قبل از اینکه بتوان از آنها استفاده نمود باید مقداری به آنها تخصیص داده شود. اولین خط در متد modifyAddress() بصورت توضیحات نوشته شده است. این خط را از حالت توضیحات خارج کرده و سپس برنامه اجرا کنید تا ببینید چه اتفاقی رخ خواهد داد. هنگامیکه این پارامتر مقدار دهی شود و مقداری را به متد فراخواننده خود بازگرداند، این مقدار بر روی متغیر متد فراخواننده کپی می‌گردد. توجه نمایید که پارامترهای out می‌بایست قبل از دستور return درون متد مقدار دهی شده باشند.

 یکی از ویژگیهای مفید زبان C#، وجود پارامترهای params است که بوسیله آنها می‌توان متدی را اعلان کرد که تعداد متغیری متغیر را به عنوان پارامتر دریافت نماید. پارامترهای params حتماً باید یکی از انواع آرایه تک بعدی و یا آرایه دندانه‌دار (Jagged Array) باشند. در متد makeDecision() چهار متغیر رشته‌ای را به متد viewAddresses() ارسال نموده‌ایم که این متد پارامترهای خود را بصورت params دریافت می‌نماید. همانطور که ملاحظه می‌نمایید، تعداد متغیرهای ارسالی به متد می‌تواند متغیر باشد اما دقت داشته باشید که تمامی این متغیرها در یک آرایه تک بعدی قرار گرفته‌اند. درون متد viewAddresses() نیز با استفاده از دستور foreach تمامی عناصر موجود در این آرایه را نمایش داده‌ایم. پارامترهای params فقط متغیرهای ورودی دریافت می‌نمایند و تغییرات اعمال شده تنها بر روی متغیر محلی تاثیر می‌گذارد.

خلاصه

در این درس، با ساختار کلی یک متد آشنا شدید. فرا گرفتید که در زبان C# چهار نوع پارامتر برای متدها وجود دارند. پارامترهای value، ref، out و params . همانطور که گفته شد حالت پیش فرض برای پارامترها، value است مگر آنکه صریحاً مشخص گردد.