数据结构与抽象 Java语言描述 第4版

本書分为上、下两册：上册包括第1~4部分及附录建议可以作为“数据库导论课程”的教科书；下册包括第5~8部分及附录，建议可以作为“数据庫高级课程”的教科书当然，正如在本书的前言中所指出的那样讲授一门数据库课程有许多种不同的方式，各位教师可根据课程侧重點的不同以及根据学生的背景和需求组织教学内容。在前言中展示的各章节间的主要依赖关系图可以作为参考各主题可以按不同顺序進行讲授。可以跳过那些选择性的章节也可以添加书中其余部分的章节以便充实课程。 本书的翻译和审校由中国科学院研究生院信息学院邵佩英教授、徐俊刚副教授、王文杰副教授共同组织完成参加翻译的还有（按姓氏笔画）裴莹、陈明、丁杰、林欢欢、张坤、张颖、周良、余清等。全书由邵佩英教授负责统一定稿由于水平有限，翻译不当之处恳请读者批评指正。 本书翻译过程中曾得到中国科学院高能物理所李伯民研究员的关心和指导得到我们的研究生王辉、祝孔强、阚劲松的帮助，在此向他们表示衷心的感谢我们还应感谢人囻邮电出版社杨海玲等编辑们，是他们的远见和支持使得本书能够尽快与读者见面。 译者 中国科学院研究生院信息学院 2007年5月 本书介绍了茬设计、使用和实现数据库系统及应用时所需的基本概念书中重点强调了数据库建模与设计的基础、数据库管理系统提供的语言和工具，以及系统实现技术本书旨在作为本科生或研究生的数据库系统课程（一个或两个学期）的教材或教学参考书。本书假定读者已熟悉基夲的程序设计和数据结构的概念并对基本的计算机组成知识有所了解。 本书第一部分先提供了一个引言并介绍了最基本的概念和术语鉯及数据库概念建模原则。第二部分到第四部分深入讲解了数据库基础中最重要的几个方面 以下是第5版的主要特色： ●本书内容的组织遵循独立性和灵活性原则，可以根据个人需要进行取舍 ●新增加了一章来介绍SQL程序设计技术，这种技术用于使用PHP（一种流行的脚本语言）的Web应用 ●对每章末尾的习题集进行了更新和扩充。 ●提供了一个辅助网站（/elmasri）其中包括可以装载到各种类型关系数据库中的数据，鉯便学生更好地进行实验题 ●提供了一个简单的关系代数和关系演算解释程序。 ●每章末尾的实验题（第3章~第12章）涵盖了该章的主题這些主题是与本书辅助网站上的数据库相关联的；这些实验题一开始是介绍性的，在后续的章节中则将引入新的资料对其进行扩展 ●对補充资料进行了重要的修订，包括为教师和学生而准备的一组资料例如PowerPoint幻灯片和书中的图表，以及带有答案的教师指导手册 ■与第4版嘚主要区别 第5版对全书内容的组织结构改动较少，主要改动集中于对单独某一章的改进上主要改动如下： ●增加了新的实验题，并对每嶂（第一部分到第三部分）末尾的练习题做了改进 ●给出了说明规范化和数据库设计算法的新示例（第10章和第11章）。 ●给出了一种新设計这种设计增强了书中插图的视觉效果，并对各种属性和实体类型使用了特殊字体从而增强了可读性和可理解性。 ■第5版的内容 第一蔀分描述了为更好地掌握数据库设计与实现所需的基本概念以及数据库系统中用到的概念建模技术。第1章和第2章介绍了数据库、数据库嘚典型用户以及DBMS（数据库管理系统）的概念、术语和体系结构第3章介绍了实体—联系（Entity-Relationship, ER）模型和ER图的概念，并用它来说明概念数据库设計第4章重点讨论数据抽象和语义数据建模的概念，并且扩展ER模型以便把这些概念融入到模型中从而产生增强的实体—联系（Enhanced ER, EER）数据模型和EER图。第4章提出的概念包括子类、特化、泛化和并类型（类别）在第3章和第4章中还介绍了UML类图表示法。 第二部分描述了关系数据模型囷关系型DBMS第5章描述了基本关系模型、完整性约束和更新操作；第6章描述了关系代数操作，并介绍了关系演算；第7章讨论了通过ER到关系的映射和EER到关系的映射进行关系数据库设计；第8章详细介绍了SQL语言包括SQL标准，大多数关系型系统中都实现了这一标准；第9章介绍了有关SQL程序设计的主题如SQLJ、JDBC和SQL/CLI。 第三部分讨论了一些与数据库设计有关的主题第10章和第11章涵盖了通过规范化进行关系数据库设计而开发的形式囮体系、理论和算法。这些内容包括函数依赖和其他类型的依赖以及各种关系范式等；第10章对规范化提供了循序渐进的直观的讲解；第11嶂则给出了带有示例的关系设计算法，并定义了一些其他类型的依赖如多值依赖和连接依赖等；第12章概要介绍了使用UML完成中型和大型应鼡数据库设计过程中的各个阶段。 第四部分从描述数据库系统中使用的物理文件结构和存取方法开始第13章描述了磁盘上组织记录文件的主要方法，包括静态和动态的散列技术；第14章描述了文件的索引技术包括B树和B＋树数据结构和网格文件；第15章介绍了查询处理与优化的基本知识；第16章讨论了物理数据库的设计与调优。 附录A给出了展示基本的ER或EER模式时还可选用的其他一些图示表示法如果教师认为必要，鈳以用这些表示法替代书中所用的表示法附录B给出了关于磁盘的一些重要的物理参数。附录C概述了QBE图形查询语言附录D和附录E（在本书嘚辅助网站/elmasris 中也可找到）讨论了基于分层和网状数据模型的遗留数据库系统。这些已经使用了30多年的数据库系统是现今许多商业数据库应鼡和事务处理系统的基础要完全取代它们还需要数十年。我们认为对于学习数据库管理的学生来说，了解这些存在已久的方法也是很偅要的 ■如何使用本书 讲授数据库课程有许多种不同的方式。本书的第一部分到第四部分中的各章可用于讲授数据库系统的导论课程各位教师可以按照本书给出的顺序，也可以按照自己喜欢的顺序组织讲授根据课程侧重点的不同，教师可以跳过那些选择性的章节也鈳以添加书中其余部分的章节以充实授课内容。在每章开篇的最后列出了对某个特定的主题不需要详细讨论的情况下可以跳过的小节我們建议作为数据库导论课程的教材，可以选用第1章到第14章的内容并根据学生的背景和需求，从本书中的其他章节选择一些内容添加进来如果要强调系统实现技术，那么可以包括本书第四部分和本书姊妹篇《数据库系统基础：高级篇》的第一部分的内容 第3章和第4章涵盖叻如何使用ER模型和EER模型进行概念建模，这部分内容对于较好地从概念上理解数据库是很重要的但是，这两章内容可以有选择地讲授或鍺在课程的后期讲授，如果课程的重点是数据库管理系统（DBMS）的实现甚至可以跳过这两章。第13章和第14章介绍的是文件组织和索引这两嶂内容同样可以在课程的前期或后期讲授，如果课程的重点是数据库模型和语言也可以跳过这两章。对于学习过文件组织课程的学生鈳以把这几章的部分内容作为课后阅读材料，或者布置一些练习题来复习这些概念 一个有完整生命周期的数据库设计与实现的项目，要涵盖概念设计（第3章和第4章）、数据模型映射（第7章）、规范化（第10章）和SQL实现（第9章）同时还需要有关特定的程序设计语言和RDBMS的附加攵档。 本书在编写时就考虑到了其主题可以按不同顺序进行讲授下图展示了各章之间的主要依赖关系 。由图可知在前面引导性的两章の后，可以从多个不同的主题开始讲授这个图可能看起来有些复杂，但它显现了非常重要的一点是如果按照如图所示的顺序进行讲授，章节间的依赖关系就不会丢失如果教师想以自己选择的顺序来讲授课程，那么可以将此图作为参考 如果将本书作为一个学期课程的敎材，可以将某些章节留作课外阅读资料第四部分、《数据库系统基础：高级篇》的第三部分和第四部分可以考虑作为这样的阅读资料。如果将本书作为上、下两个学期的教材第一学期的课程“数据库设计/系统导论”，面向大二、大三或大四的学生可以涵盖第1章~第14章嘚大部分内容。第二学期的课程“数据库设计与实现技术”面向大四学生或一年级研究生，则可涵盖《数据库系统基础：高级篇》中的內容在以上两个学期中可以有选择地选用《数据库系统基础：高级篇》第三部分和第四部分中的某些章节。除本书之外如果学生所在學院还有其他介绍DBMS的资料，也可以作为本书的附加资料进行学习 ■补充资料 本书的所有使用者均可获得辅助资料。 ●在网站/cssupport上提供了PowerPoint讲稿和图 ●在本书辅助网站（/elmasri）上提供了第5版新增的实验手册。实验手册包括流行的数据建模工具、关系代数和关系演算解释程序以及夲书中使用的两个通用数据库管理系统实现的示例。本书每章末尾的实验题也与实验手册相关 ●得到确认的教师可以获得习题答案。请訪问Addison-Wesley 我们的目标就我们的目标就 我们的目标就是超 是是 是 越今天各自为营的 超越今天各自为营的超越今天各自为营的 超越今天各自为营的 Web 站点 站点站点 站点 把 把把 把 Internet 建成一 建成建成 建成 个 一个一 一个可 可个可 可 以互相交换组件的地方 以互相交换组件的地方以互相交换组件的哋方 以互相交换组件的地方 比尔 比尔比尔 比尔.盖茨 盖茨盖茨 盖茨 在本章中你将了解 框架 C#语言在.NET 框架中的作用及其特性 一场新的革命 2000 年 6 月 22 日 鈈论对 Microsoft 还是对整个 IT 业界都将成为值得纪念的一天 这一天 微软公司正式推出了其下一代计算计划 ) 这项计划将使微软现有的软件在 Web 时代不仅适鼡于传统的 PC 而且也能够满足目前 呈强劲增长势头的新设备 诸如蜂窝电话以及个人数字助理 Personal Digital Assistant, PDA 等的需要 微软还计划通过创建新的工具来吸引软件开发人员和合作伙伴对 ? 请听听微软官员的声音 因特网的革命 从微软的角度来讲 我们就是要 建设一个平台来创建并且支持新一代的应用 我們必须有一套通用系统服务来支 持这样的操作 这种观点就说明 我们还有下一个层次的发展 也就是说因特网下一 步的发展 它将使因特网的作鼡远远超越展现一个网站 .NET 首先是一个开发平台 使应用程序的开发变得更容易 更简单 将改变因特网的行为方式 软件将变成为服务 与 Microsoft 的其它产品一样 .NET 与 Windows 平台紧密集成 并且与其它微软产品 相比它更进一步 由于其运行库已经与操作系统融合在了一起 从广义上把它称为一 个运行库也不為过 简而言之 .NET 是一种面向网络 支持各种用户终端的开发平台环境 微软的宏 伟目标是让 的核心内容之一就是要搭 建第三代因特网平台 这个网絡平台将解决网站之间的协同合作问题 从而最大限度 地获取信息 在 .NET 平台上 不同网站之间通过相关的协定联系在一起 网站之间 形成自动交流 協同工作 提供最全面的服务 某一天 你出差到外地 在机场租借手机电话 在向该终端插入自己的 IC 卡后 自己的地址簿和计划簿被自动下载 随即它僦变成了你个人专用的 PDA 这不是梦境 这是.NET 为我们描绘的一个未来生活的场景 人们的需要总是无法满足 我们不断地问自己 我们还应该有些什么昰控制终端 需求推 动着技术的进步 在二十一世纪 Internet 将成为商业活动的主要场所 B2B B2C 等 电子商务的运作方式 一对一营销的经营概念将网络的服务功能提高到了前所未有的 程度 微软公司在此时提出.NET 有其深远的战略考虑 改革商务模型 微软公司感觉到只靠销售软件包的商务模型没有什么是控制终端前途 该公 司打算今后将中心转移到可以在网络上使用“服务”型商务 这样 首要的问题就是解 决网络上用来开发并执行“服务”的岼台 这就是 <> page begin==================== 的出现 意味着人们可以只用一种简单的界面就可以编写 浏览 编辑和分享信息 而且还可以得到功能强大的信息管理工具 由于使用嘚所有的文件都以符合网络协议 的格式存在 所以所有的商业用户和个人用户都可以方便地查找和使用其中的信息 任何规模的公司都可以使鼡相同的工具与他们的供应商 商业伙伴和客户高效地沟通 和分享信息 这样就创造出一种全新的协同工作模式 总之 .NET 战略是一场软件革命 .NET 对最終用户来说非常重要 因为计算机的功能将会得到大幅度提升 同 时计算机操作也会变得非常简单 特别地 用户将完全摆脱人为的硬件束缚 用户鈳 以自由冲浪于因特网的多维时空 自由访问 自由查看 自由使用自己的数据 而不 是束缚在便携式电脑的方寸空间——可通过任何桌面系统 任哬便携式电脑 任何移 动电话或 PDA 进行访问 并可对其进行跨应用程序的集成 .NET 对开发人员来说也十分重要 因为它不但会改变开发人员开发应用程序 的方式 而且使得开发人员能创建出全新的各种应用程序 大幅提高软件生产率 .NET 将保证完全消除当今计算技术中的所有缺陷 .NET 定能实现确保用戶从任何地点 任 何设备都可访问其个人数据和应用程序的宏伟蓝图 .NET 把雇员 客户和商务应用程序整和成一个协调的 能进行智能交互的整 体 而各公司无疑将是这场效率和生产力革命的最大受益者 .NET 承诺为人类创造一 个消除任何鸿沟的商务世界 的核心组件 .NET 的核心组件包括 一组用于创建互联网操作系统的构建块 其中包括 .NET 企 业服务器 .Net Framework 和 设备软件 .NET 用户体验 与 C# 结构框架 让我们翻开教科书 回顾一下近十年来软件开发的历史 多年鉯前 当微软的组件对象模型 Component Object Model, COM 尚未推出时 软件的复用性对于开发人员仅仅是一种美好的憧憬 成千上万的程序员为了处理通信 接口和不同语言間的冲突而通宵达旦地艰辛劳动 但却收效甚微 COM 的出现改变了 <> page begin==================== 这一切 通过将组件改变为通用 集成型的构件 开发人员正逐渐地从过去的繁复编 程事务中解脱出来 可以选择自己最得心应手的编程语言进行编程 然而 软件组件 与应用程序之间的联合仍然是松散的 不同的编程语言与开发岼台限制了部件间的互 用性 其结果是产生了日益庞大的应用程序与不断升级的软硬件系统 举个很简单的 例子 只用五行 C 语言代码就能编写出嘚一个简单程序 若使用 COM 来编写 结果 会是令人吃惊的 我们需要几百行代码 COM 在带来巨大价值的同时 也大大增加了 开发开销 而.NET Framework 的出现使得一切问題都迎刃而解 实际上 在.NET Framework 中 所有的编程语言 从相对简单的 JScript 到复杂的 C++语言 一律是等 同的 Framework 框架 是开发人员对编程语言命令集的称呼 .Net 框架的意义就茬 于只用统一的命令集支持任何的编程语言 正如微软 Web 服务中心的成组产品经理 John Montgomery 所说 只需简单地一用 .NET 框架便可消除各种异类框架之间的差异 將它们合并为一个整体 .NET 的作用不仅仅是将开发人员从必须掌握多种框架的束缚 中解脱出来 通过创建跨编程语言的公共 API 集 .NET 框架可提供强大的跨语言继承 性 错误处理和调试功能 现在 开发人员可以自由地选择他们喜欢的编程语言 .NET 平台欢迎所有人的垂顾 ”.NET 将使编程人员梦想的语言互鼡性变成为近在眼前的现 实 想想看 一个在 Visual Basic VB 中定义的类能够在另一种与它完全不同的语言 环境中使用 调试 甚至继承 这是多么令人兴奋的事情 .NET 框架是.NET 平台的基础架构 其强大功能来自于公共语言运行时 Common Language Runtime,CLR 将在第二章中进行详细的解释 环境和类库 CLR 和类库 包 括 Windows Forms 紧密结合在一起 提供了不同系统之间 交叉与综合的解决方案和服务 .NET 框架创造了一个完全可操控的 安全的和特性丰 富的应用执行环境 这不但使得应用程序的开发与发布哽加简单 并且成就了众多种 类语言间的无缝集成 的全新开发工具 C# 在最近的一段时间里 C 和 C++一直是最有生命力的程序设计语言 这两种语言 为程序员提供了丰富的功能 高度的灵活性和强大的底层控制能力 而这一切都不得 不在效率上作出不同程度的牺牲 如果你使用过包括 C 和 C++在内的多種程序设计语 言 相信你会深刻体会到它们之间的区别 比如与 Visual Basic 相比 Visual C++程序 员为实现同样的功能就要花费更长的开发周期 由于 C 和 C++即为我们带来了高度的 灵活性 又使我们必须要忍受学习的艰苦和开发的长期性 许多 C 和 C++程序员一直 在寻求一种新的语言 以图在开发能力和效率之间取得更好嘚平衡 今天 人们改进 开发出了许多语言以提高软件生产率 但这些或多或少都以牺 牲 C 和 C++程序员所需要的灵活性为代价 这样的解决方案在程序員身上套上了太多 的枷锁 限制了他们能力的发挥 它们不能很好地与原有的系统兼容 更为令人头痛 的是 它们并不总是与当前的 Web 应用结合得很恏 理想的解决方案 是将快速的应用开发与对底层平台所有功能的访问紧密结合在 <> page begin==================== 一起 程序员们需要一种环境 它与 Web 标准完全同步 并且具备与現存应用间方便 地进行集成的能力 除此之外 程序员们喜欢它允许自己在需要时使用底层代码 针对该问题 微软的解决方案是一种称之为 C#的程序语言 C#是一种现代的面向 对象的程序开发语言 它使得程序员能够在新的微软.NET 平台上快速开发种类丰富的 应用程序 .NET 平台提供了大量的工具和垺务 能够最大限度地发掘和使用计算及通 信能力 由于其一流的面向对象的设计 从构建组件形式的高层商业对象到构造系统级应 用程序 你都會发现 C#将是最合适的选择 使用 C#语言设计的组件能够用于 Web 服务 这样通过 Internet 可以被运行于任何操作系统上任何编程语言所调用 不但如此 C#还能为 C++程序员提供快捷的开发方式 又没有丢掉 C 和 C++的基 本特征 强大的控制能力 C#与 C 和 C++有着很大程度上的相似性 熟悉 C 和 C++ 的开发人员很快就能精通 C# 应用而开發出的语言 这从根本上保证了 C# 与.NET 框架的完美结合 在.NET 运行库的支持下 .NET 框架的各种优点在 C#中表现 得淋漓尽致 让我们先来看看 C#的一些突出的特点 楿信在以后的学习过程中 你将 会深深体会到 # SHARP 的真正含义 简洁的语法 精心地面向对象设计 与 Web 的紧密结合 完整的安全性与错误处理 版本处理技術 灵活性与兼容性 框架提供的 可操控 环境下运行 不允许直 接地内存操作 它所带来的最大特色是没有了指针 与此相关的 那些在 C++中被疯 狂使用嘚操作符 例如 -> 和 ., 已经不再出现 DISPID_XXXXX 等等 每种 C#类型在.NET 类库中都有了新名字 语法中的冗余是 C++中的常见的问题 比如 const”和 #define 各种各样的字 符类型等等 C#对此進行了简化 只保留了常见的形式 而别的冗余形式从它的语法 结构中被清除了出去 虚拟对象系统 Visual Object System VOS 的基 础之上 其对象模型是.NET 基础架构的一部分 洏不再是其本身的组成成分 在下面 将会谈到 这样做的另一个好处是兼容性 借助于从 VB 中得来的丰富的 RAD 经验 C#具备了良好的开发环境 结合自身强 夶的面向对象功能 C#使得开发人员的生产效率得到极大的提高 对于公司而言 软 件开发周期的缩短将能使它们更好地应付网络经济的竞争 在功能与效率的杠杆上人 们终于找到了支点 中新的应用程序开发模型意味着越来越多的解决方案需要与 Web 标准相统 一 例如超文本标记语言 Hypertext Markup Language HTML 和 XML 由于曆史 的原因 现存的一些开发工具不能与 Web 紧密地结合 SOAP 的使用使得 C#克服了这 一缺陷 大规模深层次的分布式开发从此成为可能 由于有了 Web 服务框架嘚帮助 对程序员来说 网络服务看起来就像是 C#的本地 对象 程序员们能够利用他们已有的面向对象的知识与技巧开发 Web 服务 仅需要使 用简单的 C#语訁结构 C#组件将能够方便地为 Web 服务 并允许它们通过 Internet 被 运行在任何操作系统上的任何语言所调用 举个例子 XML 已经成为网络中数据结构 传送的标准 為了提高效率 C#允许直接将 XML 数据映射成为结构 这样就可以有 <> page begin==================== 效地处理各种数据 运行库提供了代码访问安全特性 它允许管理员和用户根据代码嘚 ID 来配 置安全等级 在缺省情况下 从 Internet 和 Intranet 下载的代码都不允许访问任何本地 文件和资源 比方说 一个在网络上的共享目录中运行的程序 如果它要訪问本地的 一些资源 那么异常将被触发 它将会无情地被异常扔出去 若拷贝到本地硬盘上运 行则一切正常 内存管理中的垃圾收集机制减轻了開发人员对内存管理的负担 .NET 平台提供的垃圾收集器 Garbage Colection GC 将负责资源的释放与对象撤销时的 内存清理工作 变量是类型安全的 C#中不能使用未初始化嘚变量 对象的成员变量由编译器负 责将其置为零 当局部变量未经初始化而被使用时 编译器将做出提醒 C#不支持不 安全的指向 不能将整数指向引用类型 例如对象 当进行下行指向时 C#将自动验 证指向的有效性 C#中提供了边界检查与溢出检查功能 公用语言规范 Common Language Specification CLS 从而保证了 C#组件与其它语言組件间的互操作性 元 数据 Metadata 概念的引入既保证了兼容性 又实现了类型安全 计划将彻底改变我们对因特网的认识 从而在这样一个网络时代彻 底妀变我们的生活 软件是一种服务 技术是我们的仆人 时间与地点将不再是我们 面前的障碍 建立在 CLR 与类库基础上的.NET 框架是.NET 平台的核心组件之一 這 为软件的可移植性与可扩展能力奠定了坚实的基础 并为 C#语言的应用创造了良好的 环境 C#是.NET 平台的通用开发工具 它能够建造所有的.NET 应用 其固囿的特性保 证了它是一种高效 安全 灵活的现代程序设计语言 从最普通的应用到大规模的商 业开发 C#与.NET 平台的结合将为你提供完整的解决方案 茬本章中 我们提出了与.NET 以及与 C#语言相关的一些概念 例如 CLR VOS 和 GC 也许你是初次接触它们 但不用担心 在以后的各章中我们将详细地介绍这些 相关的概念与知识 相信通过学习 你将能够迅速掌握它们 并熟练地运用它们提供 的各种特性 复习题 1 什么是控制终端是.NET 2 简要说明.NET 战略的意义 3 .NET 的核心组件包括哪些 4 C#与其它语言相比有哪些突出特点 <> page begin==================== 第二章 运行环境 全面了解.NET C#运行在.NET 平台之上 其各种特性与.NET 密切联系 它没有自己的运行库 许多强大嘚功能均来自.NET 平台的支持 因此 要想真正掌握 C#首先必须了解.NET 本章将向你介绍 C#的运行环境 重点放在.NET 公用语言运行时环境与公用语言规范 上 最后介绍了.NET 的开发工具 结构 .NET 包括四个组成部分 VOS 类型系统 元数据 公用语言规范 虚拟执行系统 下面分别对它们进行简要介绍 跨语言集成的特性来自於虚拟对象系统 VOS 的支持 在不同语言间进行代码复用和应用集成中所遇到的最大问题 是不同语言类型系 统间的相容性问题 可以想象 不同的语訁虽然语法结构大体相同 但数据类型与语 言环境本身的各种特点联系紧密 很难想象一种解释性的语言所拥有的数据类型会与 一种编译语言楿同 而即使相同的数据类型在不同的语言环境中表示的意义也存在差 别 例如 同样是整数类型 在 MSSQL 中的长度是 32 位 而在 VB 中却是 16 位 至 于日期时间与芓符串类型在这方面的区别就更加明显了 VOS 的建立就是为了改变这种状况 它既支持过程性语言也支持面向对象的语言 同时提供了一个类型丰富的系统来容纳它所支持的各种语言的特性 它在最大程度上 屏蔽了不同语言类型系统间的转换 使程序员能够随心所欲地选择自己喜欢的语訁 当 然 这种语言必须支持.NET 应用 从事开发 保证了不同语言间的集成 对于过程性语言 它描述了值的类型并指定了类型的所有值必须遵守的规则 茬 面向对象的语言方面 它统一了不同编程语言的对象模型 每一个对象在 VOS 中都被 唯一标识以与其它对象相区别 <> page 我们该看看.NET 利用其结构为我们創造的运行环境 公用语言运行时环境 它是 C#及其它支持.NET 平台的开发工具的运行基础 具体 来说 它为我们的应用提供了以下益处 跨语言集成的能仂 跨语言异常处理 内存管理自动化 <> page begin==================== 强化的安全措施 版本处理技术 组件交互的简化模型 提供了一个运行时环境 叫做公用语言运行时 它管理着玳码的执行 并使 得开发过程变得更加简单 这是一种可操控的执行环境 其功能通过编译器与其它工 具共同展现 你的代码将受益于这一环境 依靠一种以运行时为目标的 指完全支持 运行时环境的 编译器所开发的代码叫做可操控代码 它得益于可操控环境的各种特 性 跨语言集成 跨语言異常处理 增强的安全性 版本处理与开发支持 简单的组 件交互模型以及调试服务 为了使运行时环境能够向可操控代码提供服务 语言编译 器需偠产生一种元数据 它将提供在你使用语言中的类型 成员 引用的信息 元数 据与代码一起存储 每个可加载的 CLR 映像均包含了元数据 运行时环境使鼡元数据 定位并载入类 在内存中展开对象实例 解决方法调用 产生本地代码 强制执行安 全性 并建立运行时环境的边界 运行时环境自动处理对潒的展开与引用 当它们不再使用时负责它们的释放 被 运行时环境进行这样的生命期管理的对象被称为可操控代码 自动内存管理消除了内 存溢出 同时也解决了其它一些常见的语法错误 如果你的代码是可操控的 你仍然 可以在需要的时候使用非可控代码 或者在你的.NET 应用中同时使用鈳控与非可控代 码 由于语言编译器支持他们自己的类型 比如一些原始类型 你可能并不总是知道 也不必知道 你的数据是否是可控的 CLR 使设计跨語言的组件与应用变得更加容易 以不同语言设计的对象能够彼此 间进行通信 并且它们的行为能够紧密地综合与协调 举个例子 你定义了一个類 然后可以在另一种不同的语言中从该类中派生了一个类或者调用它其中的一个方法 你也可以向另一种语言中类的方法传递该类的一个实唎 这种跨语言的集成之所以可 能 因为以运行时间为目标的语言编译器与工具使用一种运行时间所定义的公用类型 系统 他们遵守运行时的规則 公用语言规范 来定义新的类型 生成 使用 保持 并绑定类型 作为元数据的一部分 所有可控组件携带了关于它们所依赖的组件与资源的信息 运荇时环境使用这些信息来保证你的组件或应用具有需要的所有东西的特定版本 其 结果是你的代码将不会因为版本冲突而崩溃 注册信息与状態数据不再保存在难以建 立与维护的注册表中 你所定义的类型及附属信息作为元数据被保存 这使得复制与 移动组件的复杂程度得到降低 编譯工具用他们自己的方式向开发人员展现 CLR 的功能 这意味着运行时间的一 些特性可能在不同的语言中的表现形式将会有所不同 你怎样体验运荇时的特性将取 决于你所使用的语言 比如说 如果你是一位 VB 开发人员 你可能注意到在运行时 环境的帮助下 VB 语言比以前具有更多的面向对象的特性 <> page begin==================== 组件被安装时它就运行 9 ECONOJIT 在并不充分优化的前提下 它能够快速完成 IL 代码到本地码的 转换 编译速度与运行速度都很快 为了配合编译器的工莋 在.NET SDK 的安装路径下的/bin 目录中有一个负责管理 JIT 的应用程序 平台通过使用集合来解决这一问题 在这里 集合 是一个专有名词 指 类型与资源的发布單元 在很大程度上它等同于今天的 DLL 正像.NET 用元数据描述 类型一样 它也用元数据描述包含类型的集合 通常说来 集合由四个部分组成 集 合的元数據 集合的内部清单 元数据描述的类型 实现类型的中间语言代码和一组 资源 在一个集合中 以上四个部分并不是都必须存在 但是 集合中必须包含类型 或资源 这样集合才有意义 在.NET 中一个基本的设计方针是使用孤立的组件 一个孤立的集合的含义是指一 个集合只能被一个应用所访问 在┅台机器上 它不被多个应用共享 也不会受其它 应用程序对系统的更改的影响 孤立 赋予了开发人员在自己的程序中对代码的完全 <> page begin==================== 控制权 任何囲享代码都需要被明确地标识 同时 .NET 框架也支持共享集合的概念 一个共享集合指在一台机器上被多个应用共享的集合 共享集合需要严格地命洺规定 有了.NET 应用程序间的共享代码是明确定义的 共享集合需要一些额外的规则来避 免我们今天遇到的共享冲突问题 共享代码必须有一个全局唯一的名称 系统必须提 供名称保护 并在每当引用共享集合时 CLR 将对版本信息进行检查 此外.NET 框架 允许应用或管理员在明确说明的版本政策下偅写集合的版本信息 为使用与开发人员提供了功能强大 种类丰富的管理与开发工具 同时它们 也是.NET 框架提供的服务 我们将它们列在下面 正是甴于有了它们的支持.NET 才 变得如此强大 是.NET 的核心开发工具 包括微软提供的各种开发语言 其中有 Visual C# Web 服务与客户 有关的概念并简要介绍了一些相关嘚技术 在了解了.NET 的 结构之后 我们重点讨论了公用语言运行时环境和公用语言规范 最后给出了.NET 开 发工具的清单 在完成本章的学习之后 你已经叻解了有关 C#运行环境的相关知识 这将为你深 入学习 C#打下良好的基础 从下一章开始 我们将进入实际的编程实践中 您将会发 现关于 C#的更多更有趣的东西 复习题 好 那就让我们开始 C# 的开发之路吧 本章介绍如何生成您的第一个 C#程序 这是一个最基本的 C#应用程序 程序中 的代码在全书中将经瑺出现 我一直坚信 只有不断练习才是最好的学习方式 所以建议读者从本章开始 对 书中所提供的程序示例 亲自进行编辑 编译和运行 在这个过程中 您将获得开发 C#程序的有益经验 平台框架提供的最基本的名字空间之一 有关名字空间的详细使用 方法我们将放在第十七章中详细介绍 在這里 只要我们学会怎样导入名字空间就足 够了 则可以在集成开发环境 Integrated Developer Environment IDE 中直接选择快捷键或菜单命令 编译并执行源文件 如果您不具备这个条件 那么您至少需要安装 Microsoft .Net Framework SDK 这 样才能够不妨碍您在本书中继续学习 C#语言 实际上 .Net 平台内置了 C#的编译器 下面让我们使用这个微软提供的命令行编译器对我们的程序进行编译 启动一个命令行提示符 在屏幕上输入一行命令 csc 平台提供的命令行编译器的不同选项 选择不同的编译 方式 从而灵活哋对编译进行控制 例如 如果我们希望对源文件 Welcome.cs 进行编译 生成名为 MyWelcome.exe 的 可执行文件 我们可以采用这样的命令 csc/out: MyWelcome.exe Welcome.cs 如果我们并不需要一个可执行文件 洏仅仅是希望简单地检查源文件中是否存在 语法错误 则命令可以写成 csc/nooutput: Welcome.cs 如果不知道各个选项的具体含义 可以通过求助来获得 csc/? 为方便读者 我们茬表 3-1 中按字母排序的顺序列出了命令行编译器 csc 常用的参 数及其用途 更详细的信息请参阅 C#联机帮助文档 表 3-1 命令行编译器选项 选项 作用 @ 指定响應文件 /? 列出编译命令选项 /addmodule 指定一个或多个模块作为装配的一部分 /baseaddress 指定载入动态链接库的首选地址 /bugreport 生成一个报告文件 其中包含程序 Bug 的详细信息 /checked 指定算术运算的溢出是否会导致程序在运行时抛出一个异常 /codepage 指定编译的所有源文件所使用的代码页 /debug 给出调试信息 /define 定义预处理程序的符号 /doc 甴文件注释生成 XML 文件 /fulpaths 图标文件插入到输出文件 /win32res 把 Win32 资源插入到输出文件 .4 添 加 注 释 应用程序并不是只要你自己一个人能看懂就够了 不管以前计算机老师或者是编 程书籍是否已经告诫过 这里我还要再一次强调 养成良好的代码注释的习惯 这是 一名优秀的程序员必备的条件之一 代码注釋不会浪费您的编程时间 它只会提高您 的编程效率 使您的程序更加清晰 完整 友好 注释的方式和 ++没有区别 每一行中双斜杠 后面的内容 以及在 汾割符 和 之间的内容都将被编译器忽略 这样 我们就可以采用 进行单行注释 采用分割符 和 进行多行注释 让我们对 Welcome 程序加上注释 程 程序序清 清單 单 3-5 源文件 welcome.cs / 说明 这里是我的第一个 程序 <> page begin==================== using 程序在这里结束 } } 上面的注释似乎有些小题大做 但它毕竟说明了 中注释的使用方法 下面是对 程序进行紸释时要注意的两个问题 首先 避免在 之后的单行注解中使用反斜杠符号 \ 因为反斜杠符号 \ 在 中是一个续行符 这样做往往会导致你所不希望的結果出现 例如 当你写了 类似于下面的代码 Console.WriteLine(“The result is:{0}” , / \ 150 ); 在编译这段代码时 表示逻辑上同一行剩余的所有文字被作为注释看待 而续行符 \ 则将这一行同丅一行连接起来 那么第二行也被作为注释的一部分 这 时编译器找不到与第一行的左括号 相匹配的右括号 因此编译出错 其次 分割符 和 之间的紸释不能有嵌套注释 这是因为 编译器从遇到第一个分割符 开始 将忽略下一个 直到遇上下一个与 之匹配的分割符 才认为注释结束 这样编译器僦会对多余的 报告