Beginning C# 2008 Objects: From Concept to Code

666 Pages·2008·6.06 MB·English

by  Grant Palmer

Beginning C#
2008 Objects
From Concept to Code
Grant Palmer and Jacquie Barker
Beginning C# 2008 Objects: From Concept to Code
Copyright © 2008 by Grant Palmer and Jacquie Barker
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In loving memory of my wonderful parents,Bill and Dorothy Jost
—Jacquie Barker
To Lisa,Zachary,and Jackson,oh my!
—Grant Palmer
Contents at a Glance
About the Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
About the Technical Reviewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
PART ONE ■ ■ ■ The ABCs of Objects
■CHAPTER 1 A Little Taste of C# . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
■CHAPTER 2 Abstraction and Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
■CHAPTER 3 Objects and Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
■CHAPTER 4 Object Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
■CHAPTER 5 Relationships Between Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
■CHAPTER 6 Collections of Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
■CHAPTER 7 Polymorphism and Some Final Object Concepts . . . . . . . . . . . . . . . 191
PART TWO ■ ■ ■ Object Modeling 101
■CHAPTER 8 The Object Modeling Process in a Nutshell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
■CHAPTER 9 Formalizing Requirements Through Use Cases . . . . . . . . . . . . . . . . 249
■CHAPTER 10 Modeling the Static/Data Aspects of the System . . . . . . . . . . . . . . 261
■CHAPTER 11 Modeling the Dynamic/Behavioral Aspects of the System . . . . . 307
■CHAPTER 12 Wrapping Up Our Modeling Efforts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
iv
PART THREE ■ ■ ■ Translating a UML “Blueprint”
into C# Code
■CHAPTER 13 A Deeper Look at C# . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
■CHAPTER 14 Transforming Our UML Model into C# Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
■CHAPTER 15 Rounding Out Our Application,Part 1:
Adding File Persistence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
■CHAPTER 16 Rounding Out Our Application,Part 2:
Adding a Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
■CHAPTER 17 Next Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
■APPENDIX A Installing .NET and Compiling C# Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
■APPENDIX B Downloading and Compiling the SRS Source Code . . . . . . . . . . . . 619
■INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
Contents
About the Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
About the Technical Reviewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
PART ONE ■ ■ ■ The ABCs of Objects
■CHAPTER 1 A Little Taste of C# . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Getting Hands-On with C# . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Why C#? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Practice Makes Perfect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
C# Is Part of an Integrated Application Development Framework . . 4
C# Is Object-Oriented from the Ground Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
C# Is Free . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
C# Language Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
A Reminder About Pseudocode vs.Real C# Code . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Anatomy of a Simple C# Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
The using System; Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Class Declaration/“Wrapper” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Main Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Predefined Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Variable Naming Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Variable Initialization and Value Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Case Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
C# Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Assignment Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Arithmetic Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Evaluating Expressions and Operator Precedence . . . . . . . . . . . . . . 16
Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
vii
viii ■CONTENTS
Implicit Type Conversions and Explicit Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Loops and Other Flow of Control Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
if Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
switch Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
for Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
while Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
do Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Jump Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Code Blocks and Variable Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Printing to the Screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Write versus WriteLine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Escape Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Elements of C# Style . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Proper Use of Indentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Use Comments Wisely . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Placement of Braces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Self-Documenting Variable Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
■CHAPTER 2 Abstraction and Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Simplification Through Abstraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Generalization Through Abstraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Organizing Abstractions into Classification Hierarchies . . . . . . . . . . 47
Abstraction As the Basis for Software Development . . . . . . . . . . . . 50
Reuse of Abstractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Inherent Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
What Does It Take to Be a Successful Object Modeler? . . . . . . . . . . 53
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
■CHAPTER 3 Objects and Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
What Is an Object? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
State/Fields/Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Behavior/Operations/Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
A Note Regarding Naming Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Instantiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
User-Defined Types and Reference Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Instantiating Objects:A Closer Look . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
■CONTENTS ix
Objects As Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Association . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Three Distinguishing Features of an Object-Oriented
Programming Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
■CHAPTER 4 Object Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Events Drive Object Collaboration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Declaring Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Method Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Passing Arguments to Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Method Return Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Method Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Methods Implement Business Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
The return Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Naming Suggestions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Method Invocation and Dot Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Arguments vs.Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Objects As the Context for Method Invocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
C# Expressions,Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Capturing the Return Value from a Method Call . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Method Signatures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Object Interaction via Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Accessing Fields via Dot Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Delegation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Access to Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Objects As Clients and Suppliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Information Hiding/Accessibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Types of Accessibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Accessing Members of a Class from Within Its Own Methods . . . 101
Camel vs.Pascal Casing,Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Method Headers,Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Accessing Private Members from Client Code . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
The “Persistence”of Field Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Exceptions to the Public/Private Rule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
The Power of Encapsulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
x ■CONTENTS
■CHAPTER 5 Relationships Between Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Associations and Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Multiplicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Aggregation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Benefits of Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
One Drawback of Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Class Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Is Inheritance Really a Relationship? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Avoiding “Ripple Effects”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Rules for Deriving Classes:The “Do’s” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Overriding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Rules for Deriving Classes:The “Don’ts” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
A Few Words About Multiple Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Three Distinguishing Features of an Object-Oriented
Programming Language,Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
■CHAPTER 6 Collections of Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
What Are Collections? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Collections Must Be Instantiated Before They Can First Be Used. . . 166
Collections Are Defined by Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
OO Collections Are Encapsulated . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Arrays As Simple Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Multidimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
More Sophisticated Collection Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Generic Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Referencing the Same Object Simultaneously
from Multiple Collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Collections As Method Return Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Collections of Supertypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Composite Classes,Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190