رمز فتح مرحلة هذا الدرس في تطبيق طورني : MRE

تَعلُمُ البرمجةِ للمبتدئينَ كلياً بواسطةِ #C –  مواضيع متقدمة حول الفئات Classes

مواضيع متقدمة حول الفئات Classes :

ما هو الـ Garbage Collector ، و ما هي دلالات كلمة  new التس نستخدمها عند الاشتقاق من الكلاس الرئيسي ، ما هي الـ Static ، و ما هو الـ Constructer الدالة التي تقوم بتنفيذ أسطر برمجية عند الاستنساخ من كلاس رئيسي ؟

هذا كله سنتعرف عليه في هذا الدرس بعد الفاصل إن شاء الله .

 

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته ، و أهلاً و سهلاً بكم في درس جديد من دروس سلسلة تعلم البرمجة للمبتدئين كلياً بواسطة السي شارب

بسم الله الرحمن الرحيم ، في الدرس الماضي تحدثنا عن مدخل إلى البرمجة كائنية التوجه OOP و التي هي اختصار لـ Object Oriented Programming ، و تعلمنا كيفية بناء Class ، و التي  أصبحنا نعلم أنه يمكن ترجمة الـ Class إلى العربية بكلمة ” الفئة ” ، و تكلمنا كيف يمكنك بناء فئات أو Classes تحوي معلومات مشتركة ، و رأينا كيف يمكننا تعريف الـ Property  و رأينا كيف يمكننا استنساخ Object من هذا الـ Class

في هذا الدرس سنتكلم إن شاء الله عن أمور و تطبيقات إضافية للـ Classes و الـ Method نفسها ، و سنتكلم عن مفهوم الـ Object نفسه ، فما هو مفهوم الـ Object عندما نقوم باشتقاقه من الـ  Class ، و كيف يتم تخزينه و استدعائه ، و ماهي حلقة الوصل بينه و بين الذاكرة ، سيتم مناقشة هذا في القسم الأول من الدرس ، و سنراجع معاً ما هو دور الـ Dot Net Runtime في عملية إدارة الذاكرة .

 

تكلمنا في البداية أن الـ Dot Net له أقسام معينة و هو مسؤول عن تحويل أمور معينة و تعرفنا على Common Language Runtime و اختصارها CLR ، حيث سنأخذ فكرةً عنها ، و كيف ستساعدنا هذه الأمور في انتاج برامج قوية قادرة على إدارة الـ Data  ، و قادرة على إدارة عمل البرنامج بشكل افضل .

و سنتكلم أيضاً عن شيء يسمّى Constructer  ؛ و هو Method خاصة يتم استدعاؤها عندما يتم استنساخ Object من الـ Class ، و سنتكلم أيضاً عن معنى كلمة Static ، و التي رافقتنا من أول درس إلى هذا الدرس .

 

كالعادة نقوم بإنشاء مشروع جديد بلغة c# من النوع Console App

في الدرس الماضي تكلمنا عن المكان المناسب لتعريف الـ Class ، حيث قلنا أنه يجب أن يكون موازياً للـ Class الرئيسي ، في المنطقة الواقعة داخل الحافظة الرئيسية namespace  ؛ و التي تحتوي على مجموعة من الكلاسات .

 

في البداية هناك قضية أودُّ التنويه لها ، و هي إمكانية كتابة Class ضمن كلاس آخر ، أو ما يعرف بالـ Nested Class ، لكننا لن نتعمق في هذا الموضوع ، و سنتعلم الـ Class بمفهومه البسيط ، و الذي يمكن استخدامه في أي مكان .

إذا لكتابة Class جديد نذهب لأي منطقة موازية لأي كلاس آخر ، و يمكن كتابة الـ Class فوق الكلاس الرئيسي أو تحته ، فلا مشكلة في هذه النقطة ، إذا سننتقل إلى السطر رقم 15 ، و أقوم بكتابة نفس الـ Class الذي تعاملنا معه في الدرس الماضي .

لاحظوا أن هذا الـ Class المسمّى Car يحتوي على 4 خصائص ، كل منها لديه نوع خاص ، فالشركة المصنعة لديها النوع string و سنة التصنيع من النوع int .

اشتقاق Object من Class معين :

و لاشتقاق Object من هذا الـ Class تعرفنا أنه يمكننا كتابة اسم الـ Class الرئيسي أولاً ، ثم نقوم بتعريف متغير جديد myCar على سبيل المثال ، ثم وضع إشارة المساواة ، ثم new ثم اسم الكلاس مرة أخرى ، مع وضع اقواس () و الفاصلة المنقوطة ، حيث قمنا هكذا بجعل هذا الـ Object مستنسخاً من الـ Class الذي اسمه Car ؛ لاحظوا في هذه الجملة قمنا بتعريف متغير نستطيع أن نقول عنه أنه Object من النوع Car ، و لاحظوا أنه عندما قمت بوضع كلمة new فهناك عمليات موجودة خلف هذه الكلمة .

 

ما معنى كلمة new ؟

عندما تقوم بعملية استنساخ أو بناء مجسم جديد ، فأنت فعلياً قمت بربط هذا المجسم و معلوماته بمكان معين في الذاكرة ، Address  معين في الـ Memory ، و هذا المكان في البداية هو مكان فارغ عندما قمنا بكتابة Car myCar ، و لكن عندما قمنا بكتابة new Car قمت بإضافة المعلومات الأساسية التي يتكون منها هذا الكائن ، فعندنا في البداية كائن قمنا بتعريفه فارغاً و لكن عندما قمنا بعملية ربطه بكلمة new قام فعلياً بعملية انشاءه و تهيئته بالشكل الذي قمنا بكتابته في الـ Class ، و سنتعرف بعد قليل على ميزة خاصة بعملية الـ new Car الموجودة هنا .

يمكن أيضا تشبيه هذا الموضوع بالبالون ، حيث نفترض بالون معين يطير في الهواء ؛ هذا البالون له خيط ، هذا الخيط هو عبارة عن الـ myCar ، و هو اسم المتغير  ، أما المعلومات الموجودة به فهي موجودة على البالون ، فالمتغير يدل على المنطقة في الذاكرة التي تحتوي المعلومات الكاملة .

 

القضية التي نودُّ شرحها هنا أنه بإمكاننا كما تعرفنا في الدرس السابق ، بإمكاننا إضافة المعلومات الموجودة بداخله ، حيث نضيف معلومات اللون و الخصائص السابقة ،

يمكننا أيضاً إضافة Object آخر من نفس النوع Car و جعله يشير إلى نفس المكان الموجود في الذاكرة ، بمعنى … سنقوم بإضافة متغير جديد باسم myOtherCar ، و لاحظوا أنني في هذه الجملة قمت بتعريف Object لكنه فارغ ، لا يشير إلى مكان في الذاكرة ، أو ليس له محتويات يشير إليها ، فإن قلت له في السطر التالي ، myOtherCar = myCar ، ففعلياً في هذا السطر جعلت الـ Object يشير إلى المكان الذي يشير إليه myCar

نعود لمفهوم البالون لتوضيح الصورة أكثر .

لدينا البالون الذي اتفقنا سابقاً أن له خيطاً و اعتبرناه myCar ، بالجملة التي كتبناها قمنا بعمل خيط آخر ، و الذي هو myOtherCar و الخيطين يشيران إلى نفس البالون ، و لاحظوا أنني لم أقم بإسناد أي قيمة للمتغير ، بل جعلته مساوياً للـ Object السابق .

بمعنى أنني إذا قمت بعمل طباعة الجملة التالية ، فعندها سيقوم بطباعة Black ، على الرغم من أنني قمت بطباعة myOtherCar  و ليس myCar ، إذا فعليا في المتغير myOtherCar قمت بالإشارة إلى نفس البالون الذي يحمله الـ myCar و لتتأكدوا أكثر أن الاثنان مرتبطان بنفس المنطقة في الذاكرة ، سأقول له
;”myOtherCar .color = “Red
أنا فعلياً هنا قمت بتغيير اللون لـ myOtherCar و ليس myCar ، و سأقوم مباشرة بطباعة myCar.color
و للتوضيح باختصار : انا قمت بتعريف متغير myCar و قمت بوضع اللون الأسود له ، ثم قمت بتعريف Object آخر من النوع Car و قمت بإسناد موقع الـ myCar إلى myOtherCar ، و قمت بتغيير myOtherCar.color ،و سأقوم بطباعة الـ myCar الأولى ، عند التشغيل سيظهر Red المعدلة و ليس Black ، لأنه كما ذكرنا أنه عبارة عن مكان موجود في الذاكرة و هناك أكثر من خيط يشير له ، فأي تعديل على أحدهما يؤثر على الآخر ، فـ myCar و myOtherCar هما عبارة عن خيوط للمكان المحجوز في الذاكرة نفسه .

 

ماذا لو أردت أن أقطع هذا الخيط ، بمعنى أريد فصل myOtherCar عن المكان الذي قمت بتعريفه في الأعلى . بمعنى أن تنفصل myOtherCar عن myCar ، فأنا أريد جعلها تشير إلى مكان آخر في الذاكرة ، فعلياً في السطر 17 أنت تعرف خيطاً فقط لا يشير إلى شيء ، و لا يوجد معلومات به ، و لا نعرف كيف سيكون و ما هي محتوياته ، لذلك يوجد جملة myOtherCar = null هذه القيمة null فعلياً فارغة ، و بذلك في السطر 20 قلت له أن يقوم بفصل myOtherCar عن أي شيء آخر ، و اجعله فارغاً لا يحوي أي شيء ، و بذلك ، و بدءاً من هذا السطر لو قمت بعملية طباعة أي معلومة من معلومات  myOtherCar فسنلاحظ أنه سيظهر مشكلة و خطأ برمجي ، و هو : myOtherCar was null  أي أنه فارغ !! و لا أعرف ما هو الـ color الذي تريده ، و لذلك لا اعرف كيفية طباعة هذه الجملة ، و بالتالي يظهر الخطأ .

إذاُ .. فعليا في السطر 20 قمت بقطع الحبل الخاص بـ myOtherCar الذي كان يربطه بالبالون ؛ و عند هذا السطر ، فقط myCar هو الذي يحتوي الوصلة للبالون .

 

إذا قمت بعد ذلك بقص الخيط الثاني  و ذلك بجعل myCar  تساوي null أيضاً ، و لاحظوا أنني هنا بعد تعريف الـ  Object و اضافته أن هناك بالون معين و يحتوي على المعلومات القيمة التي أريدها . و بعد السطرين 20 و 21 قمت بقطع الشريطين ، و طار البالون في الهواء و المعلومات فعلياً ذهبت إلى الأعلى و انفجرت !!

إذاً القضية التي أريد أن اوضحها لكم أن في هذه الخطوات هي فعلياً عملية ربط Object معين بموقع ، و عندما تقوم بفصله ، أو عندما يصل إلى نهاية الـ Block الذ تم تعريفه داخله فإنه فعلياً يصبح null  أي فارغاً بغض النظر عن السطرين 20 و 21 .

 

هنا يأتي دور Dot Net Runtime فماذا يفعل ؟؟

هناك معلومات قيمة و معلومات كثيرة ، فنحن الآن نتكلم عن كلمتين أو خمس حروف و هكذا ، و لكن ماذا عن المشاريع الكبيرة ، عندنا كم هائل من الـ  Data و هذه البيانات إذا بقيت في الذاكرة و لم يتم التحكم بها ، فسيكون هناك مشاكل كبيرة نحن بغنى عنها ، و هنا يأتي دور الـ Dot Net Runtime  و الذي قلنا سابقاً أن اختصاره هو CLR سيقوم بالتالي :

ستذهب و تبحث في جميع الأكواد التي قمنا بكتابتها في هذا البرنامج ، و ستجد أن هناك بالون فارغ لا يوجد أي وصلة له ، و تقوم بالبحث إن كان هناك خيوط مرتبطة بهذا البالون أم لا ، و فعلياً لن تجد أي وصلة له ، و تقول : ” أنت يا بالون خارج  التغطية و لا أريدك ، سأقوم بتهيئة مكانك ، قم باستخدامه لمتغير آخر استفيد منه خلال البرنامج ”

إذا هذا الموضوع الذي يقوم بحذف و إدارة الذاكرة شيء يسمى Garbage Collector ، هو شيء خاص بـ CLR ، و يقوم بالبحث عن المناطق أو الـ Object  التي تم فصل الارتباط بها ، و يقوم بتهيئتها لاستخدامها بشيء آخر ، هذا المصطلح يجب أن تكونوا على اطلاع عليه ، و نحن عندما نقول أن لغة السي شارب هي لغة managed  يعني أنه يوجد شيء وسيط بينك و بين الآلة يقوم بإدارة أمور معينة أنت في غنى عنها ، و لكن لاحظوا أننا عندما نقول عن لغة السي و السي بلس بلس هي لغة unmanaged  ، فإنك عندما تقوم بالتعامل مع هذه اللغات فأنت مضطر لمتابعة المتغيرات و الذاكرة و مواضيع أخرى ، فأنت مجبر أن تقوم يدوياً بعمل تفرغ لكل Object  قمت بالانتهاء منه ، كي لا تحدث مشاكل في الذاكرة و حجم البرامج ، و مشاكل كبيرة أنت في غنىً عنها .

لماذا اخترنا السي شارب ؟؟
لأنها لغة managed ، حيث توفر لنا إمكانيات و أدوات نحن في غنىً عن الغوص في تفاصيلها ، فنحن نريد أن نركز على فكرة التطبيق الذي نريد عمله

 

الآن في السطر رقم 13 عند تعريف Object  جديد قمت باستخدام قوسي الدالة () ، الحقيقة هنا يتم استدعاء  Method داخل الكلاس حتى و إن لم تقم بكتابتها و تعريفها ، ألا و هي دالة الـ Constructer  ، و هي دالة يتم استدعاؤها عندما تقوم بعمل initialize  للـ Object ، بمعنى أنه عندما تقوم بعمل فتح و اغلاق قوس يتم تنفيذ شيء معين ، و فعلياً هنا لأننا لم نقم بكتابة شيء ، هو قام بمناداته ، و لكنه ضمنياً فارغ .

لكي نتعامل مع هذا الموضوع و نتعرف عليه أكثر ، سنقوم الآن بالتعرف على كيفية كتابة الـ constructer  .

شكلها كالتالي :

()public Car

{
}

و اسمها طبق الأصل مع اسم الكلاس ..
هذه الأسطر من 29 إلى 32 ضمنياً موجودة ، و لكنها فارغة ، طالما قمت بكتابتها ، فالأولوية لما قمت بكتابته ، سأقوم بعمل التالي :

سأقول له عندما تقوم بعمل Object  جديد ضع الشركة مثلا Nissan  و سأقوم بالرجوع إلى الأسطر في الأسفل و اجعلها جمل ملاحظات .

أنا فعلياً قمت بتعريف الـ Object ، و لكن لم أقم بإسناد أي قيمة ، فقط قم بطباعة الـ Make  و عندما أقوم بتنفيذ التطبيق سيقوم بطباعة كلمة Nissan  ؛ من أين أتت هذه الكلمة !!!!

هذه الكلمة أتت من الـ Constructer    و هو كما قلت يتم استدعاؤه ضمنياً عندما تقوم بعملية استنساخ Object  جديد ،

هنا أيضاً مفهوم آخر ذكرناه في الMethods و سنعيده مرة أخرى  ، ألا و هو الـ Overload ، و هو إمكانية كتابة نفس الـ Method بنفس الاسم ، لكن مع اختلاف عدد الـ Parameter الموجود بداخلها ، لاحظوا أننا تكلمنا أنه داخل الـ Method بإمكانك إضافة  Parameter معينة  يتم اسنادها من خارج الدالة و يتم التعامل معها من داخل الدالة .

سنقوم بإضافة دالة جديدة و هي عبارة عن public Car و لكن سنقوم بإضافة Parameter  من خارج الدالة ، و تسمى هذه العملية Overload ، فسأقول له مثلاً string make  و string model  و int year و string color  ، و لاحظوا أن الكلمة make  تختلف تماما عن الكلمة Make لأننا تكلمنا أن لغة سي شارب هي لغة Case sensitive  فالحرف الصغير يختلف عن الكبير ، إذا في الـ overload هذه هنا سأقوم بعمل التالي ، حيث أنني في السطر رقم 13 ثمت بتعريف Object  جديد و القوسين فارغين ، فعليا قام باستدعاء الدالة التي قمنا بكتابتها ، و لكن أريد منه أن يقوم في عملية الـ Initialization أن أسند إليه قيماً و يقوم مباشرة بوضعها داخل كيان الـ Object  للتعامل معها لاحقاً .

فمثلاً سأقول له كالتالي :

الـ Make ذات الحرف الكبير اجعلها الـ make ذات الحرف الصغير ،  و التي أرسلتها من خارج الدالة

و كذلك بالنسبة للـ Model & Year & Color ، نعود للأعلى في السطر 13 ، بمجرد فتح القوس الأول يقوم بإظهار خيارات ، و بالضغط على الأسهم الظاهرة ، ستلاحظ أنه يوجد أكثر من Method يمكن استدعاؤها ، و هنا الأولى لا تحتاج أي Parameter و التي استخدمناها في السطر السابق ، و لكن هنا أريد استخدام الثانية ، حيث أريد اسناد الشركة و الموديل و السنة و اللون في نفس السطر ، فسأقول له  BMW مثلا , و كذلك الموديل و السنة و اللون ، إذا قمت بإنشاء Object جديد و قمت باستدعاء دالة البناء التي تحتوي على Parameter .

إذا عندما أقوم بعمل طباعة لنوع الشركة ، لن يقوم بإعادة اسناد Nissan بل سيقوم بطباعة BMW لأني قمت بإسنادها في بداية انشاء التطبيق  .

فهذا هو مفهوم الـ Constructer ، و هو مميز جداً   ، و استخدامه مفيد جداً في حالات كثيرة .

 

كلمة Static :

القسم الرابع من درسنا هو كلمة Static  ، لاحظوا أننا من أول تطبيق و حتى الآن ، كانت ترافقنا كلمة static الموجودة في الـ voidMain ، فقد تكلمنا عن int و string و void و تحدثنا عن الـ Class و كيف يمكننا استخدامه  و تحدثنا عن كلمةnew و تعلمنا كيف يمكن استخدامها  .

لطن ما معنى كلمة static ، و لماذا ترافقنا دائماً ، و لماذا في درس الدوال عندما قمنا بإضافة دالة ، وضعناها أيضاً من النوع Static كي نتمكن من استخدامها داخل الـ  voidMain ؟

الحقيقة أن كلمة static هي شيء يكون standard في كل الكلاس ، فكلمة Make و Model و Year و Color هي لا تتبع للكلاس ،هذه تتبع للـ Object المستنسخ من الكلاس ، فإن قمت بكتابة Car و بعدها نقطة ، فلن أجد الـ property السابقة ، لماذا ؟؟

لأن الـ Property الموجودة هنا تكون تابعة للـ Object الذي يأتي بعد عملية الاستنساخ ، فهنا عندما قمت باستنساخ Object جديد و وضعت myCar و النقطة ، حصلت على كل الـ Property الموجودة فيه ، و لدي أيضاً دوال ستكون متاحة هنا ، لماذا؟

لأنها ليست من النوع static

أما عندما أقوم بتعريف متغير جديد من النوع static ، لاحظوا أنني قمت بتعريف Property جديدة و لكنها من النوع static ، فهي تعني أن هذه الـ Property يمكن استدعاؤها من الكلاس نفسه ، بذكر اسم الكلاس قم ارفاقه مباشرة و ارفاق اسم الـ static ، إذاً عندما أكتب Car و هي اسم الكلاس بالحرف الكبير ، و اضع النقطة ، مباشرة أصبح لدي Property يمكن استخدامها على مستوى الـ Class .

 

دعونا الآن نتعامل مع الكلمة static بشكل أكبر .

لاحظوا هنا في داخل الكلاس ، وضعت أنه عند تعريف متغير جديد سيقوم بتغيير الـ Make ، مبدئياً سأقوم بعملها جملة ملاحظة ، و سأضع ، عندما يتم انشاء Object جديد ، قم بزيادة الـ Count برقم 1 ، فإذا قمت بطباعة Car.Count ، فعملية الزيادة لا تتم في الـ Constructer الذي يقوم بإعطاء parameter ، فأنا عندما قمت بإنشاء مجسم جديد ، لم أقم باستخدام هذا الـ Constructer ، بل قمت باستخدام الثاني ، و الذي يقوم بإعطاء وParameter ، ففعلياً هنا لا يوجد زيادة ، فبالتالي تظهر القيمة 0 ، لذلك سنقوم بعمل جملة الزيادة جملة ملاحظة و وضعها في الـ  Constructer الثاني ، و نجعل السيارة الثانية فارغة تستدعي الـ Constructer الأول ، و بذلك تكون السيارة الأولى و الثالثة تستدعي الـ Constructer الثاني ، أما الثالثة ، فتقوم باستدعاء الأول ، و عندها في كل Constructer يتم زيادة القيمة بواحد ، و لدي 3 سيارات ، فعندما أقوم بطباعة الـ Count يجب أن يظهر الرقم 3 .

 

موضوع الـ static  ليس حصرياً على الـ Property بل يمكن استخدامه كذلك في الـ Method .

لاحظواً أننا طول الوقت ، و من أول سطر لم نقم باستنساخ مجسم من الـ Console Class ، لم نقل له أعطني مجسم جديد و اريد استخدام هذه الدالة .

لاحظوا أن الـ Method ذات الاسم WriteLine تابعة مباشرة لاسم الكلاس ، و ليست تابعة لـ Object يتم اشتقاقه من الكلاس .

ايضاً مر معنا في درس التاريخ و الوقت أننا قمنا بالتعامل مع هذه الـ Property المسماة Now ، و هي لا تحتاج لعملي اشتقاق من الـ Data Type المسماة DateTime ، فقد حصلت عليها مباشرة من خلال النقطة ، لأن هذه الProperty عبارة عن static .

أيضاً لو لاحظتم في درس المصفوفات ، حيث تعاملنا مع دالة Reverse ، و هي ايضاً لا تحتاج لعملية اشتقاق من الكلاس Array .

إذا بالمثل سأقوم بإنشاء Method جديدة ، هذه الدالة من النوع static  أي أنها تابعة للكلاس بشكل كامل ، و سأقوم باستدعائها بالكلاس الرئيسي ، و حيث أن هذه الدالة تقوم بطباعة Count
و لو قمت بتنفيذ التطبيق سيقوم بطباعة عدد السيارات التي قمت بإنشائها من هذا الكلاس .

 

مصطلحات الدرس :

Garbage Collector :

Static :

Constructer :

Object Oriented Programming (OOP) :

Property   :

Object :

Class :

Dot Net Runtime :

Common Language Runtime (CLR) :

namespace   :

Nested Class :

null   :

managed   :

unmanaged  :

initialize   :

Initialization :

Parameter :

Reverse :

Count :

Public  :

الأسطر البرمجية التي قمنا بتنفيذها في هذا الدرس

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ObjectLifeTime
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //Car myCar = new Car();
            Car myCar = new Car("BMW","Z",1990,"Yellow");
            Car myCar2 = new Car();
            Car myCar3 = new Car("BMW","Z",1990,"Yellow");
            
            Car.PrintCount();
            //myCar.Color = "Black";

            //Car myOtherCar;
            //myOtherCar = myCar;
            //myOtherCar.Color = "Red";
            //myOtherCar = null;
            //myCar = null;
            
            //Console.WriteLine("{0}", Car.Count);
            Console.ReadLine();
            
        }
    }
    class Car
    {
        public Car()
        {
            //Make = "Nissan";
            Count++;
        }
        public Car(string make,string model,int year,string color)
        {
            Make = make;
            Model = model;
            Year = year;
            Color = color;
            Count++;
        }

        public static void PrintCount()
        {
            Console.WriteLine("{0}", Count);
        }

        public static int Count { get; set; }
        public string Make { get; set; }
        public string Model { get; set; }
        public int Year { get; set; }
        public string Color { get; set; }
    }
}