لوحة المتصدرين

يمكنك تنفيذ البرامج الموجودة ضمن هذه السلسلة (كما وسبق أن ذكرنا في المقدّمة) بطريقتين مختلفتين: الأولى هي تحميل وتنصيب بيئة التطوير المجّانيّة Visual Studio 2015 Community من مايكروسوفت. توفّر هذه البيئة خدمات عظيمة للمطوّر وتسهّل عمليّة كتابة البرامج إلى حدّ كبير. ويمكنك الاستفادة من مزايا تنقيح الأخطاء debugging المتقدّمة التي يوفّرها المنقّح debugger المرفق ضمن هذه البيئة. يمكنك تحميل نسختك المجّانيّة من هنا. الطريقة الثانية هي في استخدام الموقع NET Fiddle. الذي يوفّر مزيّة تنفيذ البرامج التي تكتبها على خادم خاص به، ومن ثمّ يعرض لك خرج البرنامج، بدون أن تمتلك نظام تشغيل ويندوز حتى. البرنامج الأول سنبدأ بمثال عمليّ لنسبر سريعًا أغوار هذه اللغة. شغّل برنامج Visual Studio 2015 Community ثم من القائمة File اختر الأمر New > Project. من نافذة مشروع جديد New Project، اختر من القسم الأيسر #Visual C ومن القسم الأيمن اختر Console Application. اكتب HelloWorld ضمن حقل الاسم Name في القسم السفلي، ثم اضغط زر OK. انظر الشكل التوضيحي التالي: قد تبدو الصورة مختلفة بعض الشيء لديك بحسب إعدادات الإظهار التي اخترتها. سيعمل Visual Studio على إنشاء هذا التطبيق وفتح ملف مُجهّز خصيصًا لك اسمه Program.cs. امسح محتويات هذا الملف بالكامل ثم انسخ الشيفرة التالية ضمنه: 1 using System; 2 3 namespace HelloWorld 4 { 5 class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 Console.WriteLine("Hello World!"); 10 } 11 } 12 } اضغط المفتاحين Ctrl+F5 معًا لتبدأ عملية بناء build البرنامج وتنفيذه لتحصل على العبارة Hello World! في خرج البرنامج (أو من القائمة Debug > Start Without Debugging). رغم أنّ البرنامج السابق بسيط جدًّا إلًا أنّه يحتوي على الكثير من المفاهيم الجديدة التي سنتناولها تباعًا في هذه السلسلة. يبدأ هذا البرنامج بتعريف نطاق اسم namespace (السطر 3) اسمه HelloWorld وهو نفس الاسم الذي زوّدناه للبرنامج، سنتكلّم عن نطاقات الأسماء في درس لاحق، ولكن يكفيك أن تعرف الآن أنّ نطاقات الأسماء هي وسيلة لتنظيم الأصناف ضمن مجموعات مترابطة منطقيًّا. يأتي بعد ذلك تعريف صنف class جديد اسمه Program (السطر 5). يحتاج أيّ برنامج مكتوب بالسي شارب إلى نقطة دخول entry point لكي يبدأ تنفيذه. نقطة الدخول يجب أن تكون عبارة عن تابع method اسمه Main (السطر 7)، تكون التوابع عادةً ضمن الأصناف، يكفيك الآن أن تفهم التابع على أنّه شبيه بالدّالة function في لغات البرمجة الأخرى. أي هو جزء من الشيفرة يمكن استدعاؤه لتنفيذ ناحية وظيفيّة مُحدّدة في البرنامج وقد يُرجع قيمة ما أو لا يُرجع أيّ شيء. العبارة الموجودة في السطر 9 هي عبارة برمجّية قياسيّة في لغة سي شارب. وظيفة هذه العبارة استدعاء التابع WriteLine من الصنف Console وتمرير النص "!Hello World" له لكي يُظهر النص !Hello World في خرج البرنامج. أيّ عبارة برمجيّة في سي شارب يجب أن تنتهي بفاصلة منقوطة (;)، وقد تكون العبارة البرمجيّة مجرّد استدعاء تابع أو أن تكون عمليّة إسناد إلى متغيّر، أو قد تكون مزيجًا بينهما. إذا كانت لديك معرفة سابقة بلغات برمجة مثل C أو ++C أو Java ستلاحظ أنّ الصيغة النحويّة syntax للغة سي شارب تشبه إلى حدٍّ كبير الصيغة النحويّة لهذه اللّغات. حيث تُستخدم الحاضنات { } مثلًا لتحديد البداية والنهاية للتابع method وللصنف class ولنطاق الاسم namespace. وحتى أنّهما يشكّلان حدود أيّ بنية برمجيّة في لغة سي شارب مثل العبارات التكراريّة. انظر على سبيل المثال إلى السطر 6 لتجد الحاضنة "{" الخاصّة بالصنف Program وإلى السطر 12 لتجد حاضنة الإغلاق "}" له. كما ينبغي التنبّه أيضًا إلى كون لغة سي شارب حسّاسة لحالة الأحرف كما هو الحال في لغات البرمجة C و ++C و Java. ملاحظة يمكن استخدام المفتاح F6 في بيئة Visual Studio (أو من القائمة Build > Build Solution) لبناء البرنامج دون تشغيله (تنفيذه) وذلك اعتبارًا من الشيفرة والحصول على ملف تنفيذي منه له الامتداد exe في حال كان البرنامج لا يحتوي على أيّ خطأ. برنامج بسيط لجمع عددين صحيحين لنعمل الآن على برنامج عمليّ أكثر. سنكتب برنامج يعمل على جمع عددين صحيحين وإظهار النتيجة للمستخدم. اتبع نفس الخطوات التي أجريناها في البرنامج السابق لإنشاء برنامج جديد باسم SumTwoNumbers، انسخ محتويات الشيفرة التالية إلى الملف Program.cs: 1 using System; 2 3 namespace SumTwoNumbers 4 { 5 class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 int a; 10 int b; 11 int c; 12 13 a = 3; 14 b = 4; 15 16 c = a + b; 17 18 Console.WriteLine("3 plus 4 equals: " + c.ToString()); 19 20 } 21 } 22 } يُقدّم هذا البرنامج البسيط مفهوم التصريح عن المتغيّرات والتعامل معها. صرّحنا في الأسطر من 9 إلى 11 عن ثلاثة متغيّرات a و b و c من النوع int. يجب التصريح في لغة سي شارب عن كل متغيّر قبل استخدامه في البرنامج. لاحظ أنّ التصريح عن متغيّر يتمّ بذكر نوعه ومن ثمّ اسمه. يستطيع المتغيّر من النوع int استيعاب أي عدد صحيح (دون فاصلة عشريّة) يقع بين 2,147,483,648- و 2,147,483,647. لاحظ أنّه قد أسندنا القيمتين 3 و 4 إلى المتغيّرين a و b على الترتيب، وذلك في السطرين 13 و14. نجري عملية الجمع والإسناد إلى المتغيّر c في السطر 16. وفي السطر 18 نعرض رسالة للمستخدم. يمكن إسناد قيمة للمتغيّر مباشرةً عند التصريح عنه. فمن الممكن مثلًا إسناد القيمتين 3 و 4 للمتغيّرين a و b على الترتيب عند التصريح عنهما وذلك بالشكل التالي: int a = 3; int b = 4; كما يمكن استخدام عبارة تصريح واحدة للتصريح عن عدّة متغيّرات بنفس الوقت. فمثلًا كان من الممكن التصريح عن المتغيّرات a و b و c السابقة بعبارة برمجيّة واحدة على الشكل التالي: int a, b, c; في الواقع هناك شكلان من أنواع المتغيّرات تدعمهما منصّة دوت نت. أنواع القيمة value types والأنواع المرجعيّة reference types. سنتحدّث عنهما لاحقًا. يُعتبر النوع int نوع قيمة. يجب إجراء عمليّة إسناد واحدة على الأقل إلى متغيّر قيمة قبل القراءة منه. وإلّا سنحصل على خطأ. جرّب حذف العبارة البرمجيّة الموجودة في السطر 16 والمسؤولة عن إسناد قيمة المجموع إلى المتغيّر c. نفّذ البرنامج وستحصل على الخطأ التالي: Use of unassigned local variable 'c' سبب ذلك أنّنا حاولنا قراءة المتغيّر c في السطر 18 دون أن نُسند أيّ قيمة له. العبارة البرمجيّة الموجودة في السطر 18 مسؤولة عن عرض الرسالة إلى المستخدم كما أسلفنا. ستلاحظ أنّنا مرّرنا التعبير expression التالي إلى التابع WriteLine: "3 plus 4 equals: " + c.ToString() التعبير البرمجي هو مفهوم موجود في جميع لغات البرمجة تقريبًا، وهو ببساطة ناتج عمليّة برمجيّة باستخدام عامل operator واحد أو أكثر، أو استدعاء إلى تابع أو مزيج بينهما. نسمّي عمليّة معالجة التعبير بتقييم التعبير expression evaluation. العامل المُستخدم هنا هو عامل ضمّ النصوص (+)، ولعلّك تستغرب لماذا أدعوه بعامل ضمّ النصوص رغم أنّه يشبه عامل الجمع العادي الذي يجمع عددين مع بعضهما (انظر السطر 16). يعود السبب في ذلك إلى نوع المُعامِلَين operands الموجودين على طرفيه. يمكنك أن تلاحظ بسهولة أنّ المعامل الأيسر هو النص: "3 plus 4 equals: " أمّا المعامل الأيمن فهو: c.ToString() وهو أيضًا نص ويعود سبب ذلك إلى استدعاء التابع ToString من المتغيّر c المعرّف أصلًا أنّه متغيّر من نوع int. ولكنّ استدعاء هذا التابع من المتغيّر c يؤدّي إلى الحصول على التمثيل النصّي للقيمة العددية الموجودة ضمنه أصلًا. فإذا كان المتغيّر c يحمل القيمة العددية 7، فإنّ التابع ToString سيُرجع النص "7"، الذي يعمل عامل الضم + على ضمّه مع النص الذي يسبقه لتكون نتيجة التعبير ككل هي: "3 plus 4 equals: 7" سيُمرّر هذا النص إلى التابع WriteLine لعرضه للمستخدم. أعتقد أنّك قد بدأت بفهم طريقة الوصول إلى التوابع واستدعائها في لغة سي شارب. فنحن نستخدم اسم الصنف (أو الكائن object كما سنرى لاحقًا) الذي يحوي التابع المراد استدعاؤه متبوعًا بنقطة ثم باسم التابع المطلوب، وبعد ذلك قوسين هلاليّين نمرّر بينهما الوسائط التي يطلبها التابع إذا اقتضت الضرورة لذلك. برنامج محسن أكثر لجمع عددين لقد تعلّمنا العديد من المفاهيم الجديدة من خلال البرنامجين السابقين. ولكن لعلّك قد لاحظت من برنامج جمع العددين السابق أنّ البرنامج جامد بعض الشيء. فهو يجمع عدّدين مُحدّدين سلفاً. سنعمل في هذه النسخة المطوّرة من البرنامج على استقبال العددين المراد جمعهما من المستخدم ومن ثمّ إجراء عمليّة الجمع عليهما وعرض النتيجة على المستخدم، مع بعض التحسينات الإضافيّة الأخرى. أنشئ مشروعًا جديدًا باسم EnhancedSumTwoNumbers ثمّ استبدل محتويات الملف Program.cs بالشيفرة التالية: 1 using System; 2 3 namespace EnhancedSumTwoNumbers 4 { 5 class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 string str1, str2, result; 10 double num1, num2, sum; 11 12 //prompt user to get input for first value. 13 Console.Write("Input first number: "); 14 str1 = Console.ReadLine(); 15 16 //prompt user to get input for second value. 17 Console.Write("Input second number: "); 18 str2 = Console.ReadLine(); 19 20 //convert the input values to double numbers. 21 num1 = double.Parse(str1); 22 num2 = double.Parse(str2); 23 24 //perform sum operation. 25 sum = num1 + num2; 26 27 /*concatenate strings to form output 28 message which contains the result.*/ 29 result = num1.ToString() + " + " + num2.ToString() + " = " + sum.ToString(); 30 31 Console.WriteLine(result); 32 33 } 34 } 35 } نفّذ البرنامج بضغط المفتاحين Ctrl+F5 معًا. سيطلب منك البرنامج في البداية إدخال قيمة العدد الأوّل. أدخل القيمة المرغوبة ثم اضغط مفتاح الإدخال Enter. بعد ذلك سيطلب منك البرنامج إدخال قيمة العدد الثاني. أدخلها واضغط Enter. سيعرض البرنامج بعد ذلك النتيجة المطلوبة على شكل رسالة مناسبة. تحتوي هذه النسخة من برنامج جمع الأعداد على عدّة تحسينات: أصبح برنامجنا يدعم جمع أعداد تقبل فاصلة عشرية من خلال التصريح عن متغيّرات من النوع double (انظر السطر 10). والنوع double هو النوع الذي يقبل أعدادًا ذات فاصلة عائمة مزدوجة الدقّة. مجال الأعداد التي يقبلها يقع بين ±5.0*10-324 حتى ±1.7*10308. أصبح بإمكان مستخدم البرنامج أن يُدخل الأعداد المراد جمعها مباشرة من لوحة المفاتيح، وذلك من خلال التابع ReadLine من الصنف Console (انظر السطرين 13 و 16) يُوقف هذا التابع تنفيذ البرنامج وينتظر المستخدم أن يُدخل قيمة ما ويضغط مفتاح الإدخال Enter ليتابع البرنامج التنفيذ. أضفنا تعليقات توضيحيّة ضمن البرنامج. هذه التعليقات لا يكترث بها المترجم، ووظيفتها هي جعل الشيفرة البرمجيّة مقروءةً وسهلة الفهم والتعديل لاحقًا. في الحقيقة تُعتبر عمليّة كتابة التعليقات البرمجيّة فنًّا بحد ذاته، وأنصح أن يمارسها كلّ مبرمج بأيّ لغة برمجة كانت. في الواقع ليس مطلوبًا كتابة التعليقات البرمجيّة قبل كلّ عبارة برمجيّة، فعلى المرء أن يكون حكيمًا في استخدامها بالشكل الذي يحافظ فيه على التوازن بين جعل الشيفرة واضحة ومقروءة، وعدم الإفراط في كتابة التعليقات بدون ضرورة. تدعم لغة سي شارب نوعين من التعليقات: التعليقات على مستوى السطر، حيث يتجاهل المترجم compiler كلّ ما يقع على يمين الرمزين//. والتعليقات التي تمتد على عدّة أسطر، حيث يتجاهل المترجم المحتوى الموجود بين الرمزين /* والرمزين */. انظر الأسطر 12 و 16 و 20 و 24 من أجل التعليقات على مستوى السطر، والسطرين 27 و 28 من أجل التعليقات التي تمتدّ على عدّة أسطر. استخدمنا التابع Write بدلًا من التابع WriteLine (انظر السطرين 13 و 17)، والسبب في ذلك هو أنّنا نريد أن يطلب البرنامج من المستخدم إدخال القيمة على نفس السطر الذي تُعرَض فيه الرسالة وليس على سطرٍ منفصل. فالتابع Write يعرض النص المُمرّر إليه ولا يُحدِث سطرًا جديدًا. في حين يسلك التابع WriteLine نفس سلوك التابع Write ولكن ينتقل إلى سطر جديد بعد عرض النص. يمكنك أن تجرّب استبدال التابع WriteLine بالتابع Write لترى الفرق. جعلنا عمليّة تشكيل النص الذي سيُعرض على المستخدم ضمن سطر منفصل (السطر 29) وأسندنا هذا النص إلى المتغيّر result من النوع string. الهدف من هذا الأمر هو جعل الشيفرة نظيفة وواضحة وسهلة للقراءة. النوع string هو من الأنواع المرجعيّة reference types ويُستخدم للتعبير عن النصوص. ولكن تبقى هناك بعض العيوب التي لم نعالجها والتي قد تسبّب توقّف البرنامج عن العمل: تُعتبر القيم التي يدخلها المستخدم بواسطة التابع ReadLine أنّها قيم نصيّة. وحتى نستطيع التعامل معها كأعداد تقبل فاصلة عشريّة يجب تحويلها إلى قيم عددية من النوع double. نستطيع ذلك بسهولة من خلال التابع Parse من الصنف double. يقبل هذا التابع أن نُمرّر إليه قيمة نصيّة ليعيد إلينا التمثيل العددي لها من النوع double. ولكنّ السؤال هنا أنّه ماذا لو أدخل المستخدم بشكل غير مقصود (أو مقصود) القيمة النصيّة التالية "abc" للعدد الأوّل؟ عندما يصل تنفيذ البرنامج إلى السطر 21 سيعمل التابع Parse على تحويل القيمة "abc" إلى التمثيل العددي من النوع double وهذا ما لا يمكن حدوثه بالطبع، لذلك فسيرمي التابع Parse استثناءً Exception سيؤدّي إلى توقّف البرنامج عن العمل فورًا! سنتحدّث عن الاستثناءات في درس لاحق. وعلى أيّة حال يمكن حلّ هذه المشكلة بطريقتين مختلفتين سنتحدّث عنهما لاحقًا في هذه السلسلة. ولكنّ المغزى هنا هو أنّه لا تثق بمدخلات المستخدم مطلقًا. تُعتبر عملية ضم النصوص التي أجريناها في السطر 29 غير عمليّة وعادة برمجيّة غير جيّدة. يتعلّق هذا الأمر بالحقيقة طريقة تعامل سي شارب مع النصوص، سأترك الحديث عن هذه المشكلة وطرق حلّها عندما نتحدّث عن النصوص والتعامل معها في الدرس السادس. تمارين داعمة تمرين 1 اكتب برنامجًا يطبع العبارات التالية كما يلي على الشاشة: Today is Sunday. Tomorrow is Monday. Yesterday is Saturday. تمرين 2 اكتب برنامجًا يطلب من المستخدم إدخال قيمتين عدديتين، ومن ثمّ يوجد حاصل الضرب لهما (استخدام العامل *) وبعرض النتيجة على الشاشة. يجب أن يدعم البرنامج الأعداد ذات الفاصلة العشرية. الخلاصة تعرّفنا في هذا الدرس على الشكل الأساسيّ لأيّ تطبيق مكتوب بلغة سي شارب. كما تعاملنا مع ثلاثة برامج بسيطة للغاية وضّحت مبادئ كتابة برنامج باستخدام سي شارب. سنتناول في الدرس القادم موضوع المتغيّرات وأنواعها والعوامل والتعابير expressions بتفصيل أكبر.

تُعتبر منصّة Xamarin في الوقت الحالي، من أهمّ منصّات تطوير تطبيقات الأجهزة المحمولة المتوفّرة، والتي يبدو أنّها ستبقى على الواجهة لوقت ليس بالقليل، خصوصًا بعد استحواذ شركة مايكروسوفت على الشركة المنتجة لها والتي تحمل أيضًا نفس الاسم (Xamarin). قد تكون متحفّزًا للدخول في عالم تطوير تطبيقات الأجهزة المحمولة (كما كنت عندما تعرّفت للمرّة الأولى على Xamarin) ومستعدًّا لكتابة الشيفرة مباشرةً، ولكن لنصبر قليلًا، ولنفهم بدايات الأمور، ومبدأ عمل Xamarin بشكل أفضل ضمن هذا المقال، الذي يُعدّ الأوّل في سلسلة مقالات سترشدك إلى كيفيّة تطوير تطبيقات باستخدام منصّة Xamarin مع إنشاء تطبيقات عمليّة من خلالها. مقدمة تمّ تأسيس شركة Xamarin (وتُقرأ زامارين) في عام 2011، من قِبَل نفس المهندسين الذين صمّموا مشروع Mono. ومشروع Mono وإخوانه مثل Mono for android و Mono Touch، هي عبارة عن منصّات لتشغيل تطبيقات مكتوبة بلغة سي شارب C# على أنظمة التشغيل: Linux و Android و iOS على الترتيب. يمكن باستخدام Xamarin إنشاء تطبيقات أصليّة Native Apps لأجهزة Android و iOS و Mac وويندوز بلغة برمجة ليست معتمدة رسميًا بالنسبة إليها. سنركّز في هذه السلسلة على بناء تطبيقات تعمل على نظام التشغيل Android. لمن هذه السلسلة؟ إذا كان لديك إلمام جيّد بلغة سي شارب ومكتبة الأصناف الأساسيّة BCL ضمن إطار العمل دوت نت بالإضافة إلى معرفة أوليّة بطريقة استخدام بيئة التطوير Visual Studio 2015، وتمتلك الشغف والصبر لتعلّم كيفيّة برمجة تطبيقات للأجهزة المحمولة باستخدام Xamarin فإنّ هذه السلسلة هي بالتأكيد لك. لدينا هنا في أكاديميّة حسوب سلسلة تعليميّة خاصّة بلغة سي شارب يمكن الاستفادة منها. الحاجة إلى Xamarin برزت الحاجة إلى Xamarin بسبب طبيعة تطبيقات الأجهزة المحمولة وعملها على أنظمة تشغيل مختلفة تعود إلى شركات متنافسة. توجد في الوقت الحالي ثلاثة أنظمة تشغيل مسيطرة على السوق بصورة متفاوتة وهي: iOS لشركة Apple وAndroid لشركة Google وWindows Phone لشركة Microsoft. تختلف هذه الأنظمة في العديد من النواحي، التي سنناقشها فيما يلي. تجربة المستخدم بالنسبة إلى تجربة المستخدم يوجد تشابه في هذه الأنظمة من ناحية تقديم الواجهات الرسوميّة للمستخدم والتفاعل مع الجهاز من خلال اللمس أو اللمس المتعدّد، ولكنّ هناك اختلافات في التفاصيل. فلكلّ نظام تشغيل وسائل مختلفة في التنقّل بين صفحات التطبيق، وفي تقديم البيانات، وفي العمل مع القوائم، وغيرها من التفاصيل الأخرى التي تتطلّب أن يسلك المطوّر developer منحىً مختلفًا من أجل كلّ نظام تشغيل. بيئات تطوير ولغات برمجة مختلفة أمّا بالنسبة للغات البرمجة وبيئات التطوير، فهذا أمر آخر. فلكلّ نظام تشغيل متطلّباته الخاصّة التي ألخّصها بشكل سريع فيما يلي: لإنشاء تطبيقات على أنظمة iOS فأنت تحتاج إلى إتقان لغة البرمجة Objective-C أو لغة البرمجة Swift. وأن تمتلك حاسوب MacBook (أي إصدار) مع بيئة التطوير Xcode. لإنشاء تطبيقات على أنظمة Android فستحتاج إلى لغة جافا Java مع بيئة التطوير Android Studio التي تعمل على العديد من أنظمة التشغيل. أمّا لإنشاء تطبيقات تعمل على Windows Phone أو Windows 10 Mobile فأنت بحاجة إلى لغة البرمجة سي شارب C# مع حاسوب يشغّل ويندوز، وإلى بيئة التطوير Visual Studio. واجهات برمجية مختلفة تعتمد جميع أنظمة التشغيل السابقة على واجهات تطبيق برمجيّة API مختلفة. مع أنّه يوجد بعض الشبه بالنسبة للكائنات المتعلّقة بواجهة المستخدم user-interface. فعلى سبيل المثال، جميع الأنظمة السابقة توفّر وسيلة للمستخدم لاختيار حالة منطقيّة Boolean والتي يمكن تمثيلها بـ True أو False ففي iOS يصنّف هذا الكائن على أنّه view اسمه UISwitch، أمّا في أندرويد فهو widget اسمها Switch، وفي ويندوز فهو control ويسمّى ToggleSwitch. الحل الذي توفره Xamarin يمكن تجاوز جميع النقاط السابقة من خلال Xamarin لأنّها توفّر لغة برمجة وحيدة وهي سي شارب يمكن استخدامها لكتابة تطبيقات على أيّ نظام تشغيل. كما أنّها توفّر بيئة تطوير متقدّمة ووحيدة وهي Visual Studio 2015 لكتابة هذه التطبيقات (يمكن استخدام بيئة التطوير Xamarin Studio أيضًا بالنسبة لنظام Mac). بالإضافة إلى أنّها وحّدت الواجهات البرمجيّة المختلفة API ضمن واجهة برمجيّة وحيدة يتعامل معها المطوّر. لغة سي شارب غنيّة عن التعريف. فهي لغة قويّة ومرنة وغنيّة جدًا ودائمة التطوير. لقد أصبحت بحق من أكثر لغات البرمجة تطوّرًا وحداثةً. ولسنا هنا بصدد تفضيل لغة برمجة على أخرى، ولكن بحسب خبرتي الشخصيّة، واطّلاعي على العديد من لغات البرمجة الأخرى، تستطيع القول بأنّ سي شارب تحتلّ موقعًا مرموقًا بينها. يستطيع المطوّرون من أجل تطبيق محدّد، كتابة شيفرة واحدة مشتركة لجميع أنظمة التشغيل السابقة بدون أيّة تعديلات تُذكر عليها فيما يتعلّق بمنطق العمل business logic داخل التطبيق وبما يتضمنّه من عمليّات برمجيّة لا تتعلّق بنوع الجهاز المحمول أو نظام التشغيل الذي يعمل عليه. نسمّي هذه الشيفرة بالشيفرة المستقلة عن نظام التشغيل platform independent. أمّا إذا تطلّب الأمر من التطبيق أن يتعامل مع العتاد الصلب للجهاز الذي يعمل عليه (مثل الكاميرا أو حسّاس GPS مثلًا)، فيمكن عندها كتابة أجزاء من الشيفرة التي تراعي خصوصيّة كل نظام تشغيل، نسمّي مثل هذه الشيفرة بالشيفرة المرتبطة بنظام التشغيل platform dependent. المكونات الرئيسية لمنصة Xamarin ركّزت شركة Xamarin منذ نشأتها على التكنولوجيا الخاصّة بالمترجمات Compilers. وقد أصدرت الشركة ثلاث مجموعات أساسيّة من مكتبات دوت نت .NET وهي: Xamarin.Mac و Xamarin.iOS و Xamarin.Andorid التي تشكّل بمجموعها منصّة Xamarin. تسمح هذه المكتبات للمطوّرين بكتابة تطبيقات أصليّة native apps لكلّ من أنظمة التشغيل الموافقة. ذكرنا قبل قليل أنّ هناك جزء من شيفرة التطبيق البرمجيّة يتكرّر عادةً من أجل كل نظام تشغيل، يمكن عزل هذا الجزء ووضعه ضمن مشروع منفصل في برنامج Visual Studio. لهذا المشروع نوعين: مشروع الأصول المشتركة Shared Asset Project أو اختصارًا SAP. وهو عبارة عن مجموعة من ملفات الشيفرة بالإضافة إلى ملفّات الأصول assets مثل الصور وغيرها الموجودة ضمن المشروع والتي يمكن مشاركتها مع باقي المشاريع الأخرى ضمن نفس الحل Solution في Visual Studio. مكتبة الأصناف المحمولة Portable Class Library أو اختصارًا PCL. وهي تضمّ الشيفرة التي نرغب بمشاركتها وذلك ضمن مكتبة ربط ديناميكي dynamic link library أو اختصارًا DLL. سنركّز في هذه السلسلة على هذا النوع. أمّا بالنسبة للشيفرة التي تتعلّق بنظام التشغيل، فتوضع ضمن مشروع منفصل ضمن Visual Studio لكلّ نظام تشغيل نرغب بأن ندعمه. ففي الحالة العامّة، يمكن أن يكون لدينا ثلاثة مشاريع منفصلة لكل من Android و iOS و Windows Phone. تستفيد جميعها من الشيفرة المشتركة والمستقلّة عن نظام التشغيل الموجودة في PCL أو SAP. وبالمجمل تكون جميع تلك المشاريع ضمن نفس الحل Solution ضمن Visual Studio. انظر إلى الشكل التالي الذي يوضّح كيفيّة تفاعل التطبيق المكتوب لأنظمة التشغيل المختلفة مع مكوّنات Xamarin: يمثّل الشكل السابق تطبيقًا واحدًا. نلاحظ في السطر الثاني الأشكال المختلفة لهذا التطبيق على أنظمة التشغيل المختلفة. انظر كيف تتفاعل هذه الأشكال المختلفة مع مشروع PCL أو SAP للاستفادة من الشيفرة المشتركة التي لا تتعلّق بنظام تشغيل محدّد. انظر إلى تطبيق iOS مثلًا كيف يتفاعل أيضًا مع المكتبة Xamarin.iOS التي توفّر وسيلة للربط bindings بينه وبين واجهة التطبيقات البرمجيّة API لنظام التشغيل iOS. ينطبق نفس الأمر تماماً بالنسبة لتطبيق أندرويد. الاستثناء الوحيد هو بالنسبة لتطبيق ويندوز الذي لا يحتاج إلى وسيط (وسيلة للربط) في هذه الحالة، حيث يمكنه الاتصال مباشرةً مع واجهة API لنظام التشغيل ويندوز (بصورة أدق Windows Phone). نماذج Xamarin ابتكرت شركة Xamarin في عام 2014 ما يُعرف بنماذج Xamarin أو Xamarin Forms. تسمح هذه المنصّة للمطوّرين بأن يكتبوا شيفرة برمجيّة لواجهة المستخدم user interface بحيث يمكن تحويل هذه الشيفرة مباشرةً إلى تطبيقات تعمل على أجهزة أندرويد و iOS وويندوز. في الحقيقة أصبحت Xamarin Forms تدعم إنشاء تطبيقات عامّة Universal Windows Platform على الأجهزة التي تشغّل نسخ ويندوز المختلفة مثل Windows Phone و Windows 10 و Windows 10 Mobile و Windows 8.1 و Windows 8.1 Phone. بالنسبة لبنية الحل Solution في Visual Studio فلن يتغيّر كثيرًا، باستثناء أنّ المشاريع المنفصلة الخاصّة بأنظمة التشغيل السابقة ستكون صغيرة على نحو ملحوظ بسبب وجود كميّة قليلة من الشيفرة البرمجيّة ضمنها. سيتضمّن مشروع PCL أو SAP في هذه الحالة الشيفرة المشتركة والمستقلّة عن أنظمة التشغيل كما اتفقنا على ذلك من قبل، بالإضافة إلى الشيفرة البرمجيّة المسؤولة عن الإظهار والتعامل مع واجهة المستخدم. أي أنّ منصّة Xamarin Forms تسمح لنا بكتابة شيفرة برمجيّة واحدة تعمل مباشرةً على أنظمة التشغيل المختلفة. انظر الشكل التالي لفهم آليّة عمل التطبيقات التي تعتمد Xamarin Forms. تعتمد التطبيقات المكتوبة لأنظمة التشغيل المختلفة في هذه الحالة على مشروع PCL أو SAP بشكل كليّ في التواصل مع الواجهات البرمجيّة API. وهكذا من الممكن في الكثير من التطبيقات كتابة شيفرة واحدة فقط تعمل على جميع الأجهزة! باستثناء الحالات التي يكون من الضروري فيها كتابة شيفرة مخصّصة لنظام تشغيل محدّد. في المستقبل قد يتغيّر هذا الأمر، فقد يكون من الممكن كتابة شيفرة واحدة فقط تعمل على جميع الأجهزة مهما كان نوع هذه الشيفرة. سنتحدّث في هذه السلسلة عن Xamarin Forms بشكل أساسيّ. كيفية عمل Xamarin بالنسبة لتطبيقات iOS فيعمل مترجم سي شارب الخاص بـ Xamarin على ترجمة الشيفرة البرمجيّة إلى لغة مايكروسوفت الوسيطيّة MSIL، ثمّ يُستخدم مترجم Apple على نظام تشغيل Mac لتوليد رُماز أصليّ native code يعمل على iOS كما لو أنّه تطبيق مكتوب بلغة Objective-C تمامًا. أمّا بالنسبة لتطبيقات Android، فسيولّد المترجم أيضًا لغة MSIL التي ستعمل في هذه الحالة على بيئة تنفيذ مشتركة CLR مخصّصة للعمل على أندرويد. وستكون التطبيقات الناتجة في هذه الحالة تشبه أيضًا إلى حدّ كبير تلك المنشأة باستخدام لغة جافا وبيئة التطوير Android Studio الخاصّة بأندرويد. وأخيرًا بالنسبة للتطبيقات التي تعمل على Windows Phone و Windows 10 Mobile، فالتطبيقات مدعومة بشكل واضح، وستعمل كالتطبيقات الأصليّة المنشأة باستخدام Visual Studio بدون استخدام Xamarin. الخلاصة منصّة Xamarin واعدة، ولها تاريخ عريق وتجارب غنيّة من قبل أن تظهر شركة Xamarin إلى الوجود. ولعلّ مايكروسوفت قد أدركت الأهميّة الكبيرة لها، فتمّت عمليّة الاستحواذ التي كانت متوقعّة. أنصحك بأن تبادر إلى تعلّم Xamarin وخصوصًا في حال كنت مبرمج سي شارب، أو لديك معلومات أوليّة عنها. ولعلّ الأيّام القادمة قد تحمل المزيد من الدعم والمفاجآت لمنصّة Xamarin التي كان أوّلها هو جعلها مجّانيّة للاستخدام الشخصيّ أو للفرق البرمجيّة الصغيرة. سنبدأ اعتبارًا من الدرس القادم في هذه السلسلة التعليميّة، تنصيب برنامج Visual Studio 2015 وبدء العمل مع Xamarin.

يُعتبر إطار العمل دوت نت NET Framework. من شركة مايكروسوفت من أُطر العمل المشهورة جدًّا، فمنذ الإصدار التجريبي الأوّل أواخر عام 2000 وحتى الإصدار 4.6 حاليًّا شهد تحسينات كبيرة جعلت من لغات البرمجة التي تعمل بالاعتماد عليه لغات برمجة غنيّة ومعاصرة. يُعتبر إطار العمل دوت نت الكيان الأساسيّ التي تعتمد عليه التطبيقات في تنفيذ المهام المطلوبة منها. فهو يوفّر الوسائل اللازمة لوصول مثل هذه التطبيقات إلى الملفات والتعامل مع HTTP والوصول والتعامل مع قواعد البيانات وغيرها من المهام الأساسيّة التي قد يحتاجها أيّ تطبيق حاسوبيّ. صُمّم إطار العمل دوت نت منذ البداية لكي يعمل على أيّ نظام تشغيل أو أيّ عتاد صلب متاح، وعلى الرغم من أنّ مايكروسوفت لم تدعم تشغيل إطار العمل هذا سوى على أنظمة تشغيل ويندوز، إلّا أنّه جرت محاولات مستقلة لنقله إلى لينكس عن طريق مشروع mono مفتوح المصدر. وقد نجحت هذه المحاولة بصورة لا بأس بها واستمر المشروع لعدّة سنوات، ثمّ توّج بنقله إلى أنظمة تشغيل الأجهزة الذكيّة وهذا ما قامت به شركة Xamarin التي استحوذت عليها شركة مايكروسوفت قبل أقل من شهر من الآن، حيث تمكّنت Xamarin من ذلك بالاعتماد على مشروع mono مفتوح المصدر. تُعتبر لغة سي شارب #C لغة البرمجة الأساسيّة ضمن إطار العمل دوت نت، وقد واكبْتُ تطوّرها منذ الإصدار الأوّل وحتى اليوم. ومما لا شكّ فيه أنّها قد شهدت تحسينات كبيرة ومزايا مفيدة تجمع بين القوّة والمرونة لتطوير طيف واسع من التطبيقات البرمجيّة تشمل تطبيقات سطح المكتب Desktop Applications وتطبيقات ويب باستخدام ASP.NET وتطبيقات خدمات ويب مثل WCF (اختصار لـ Windows Communication Foundation) وحتى تطبيقات الأجهزة الذكيّة التي تعمل على نظام تشغيل Windows Phone أو التي تعمل على باقي الأنظمة مثل Android و iOS من خلال منصّة Xamarin. لن ندخل في التفاصيل الدقيقة لمعمارية إطار العمل دوت نت، وذلك لجعل هذه السلسلة مبسّطة قدر المستطاع. يكفيك أن تعلم أنّ إطار العمل هذا يتكوّن من قسمين رئيسيّين: بيئة التنفيذ المشتركة Common Language Runtime وتُدعى اختصارًا CLR. مكتبة أصناف إطار العمل Framework Class Library وتُدعى اختصارًا FCL. حول هذه السلسلة سنتعلّم في هذه السلسلة كتابة تطبيقات باستخدام لغة سي شارب #C بأسلوب مبسّط وسلس وذلك من خلال تطبيقات موجّه الأوامر Console Applications، وسبب تفضيلي لهذه التطبيقات عن سواها، هو أنّه تسمح لك بالتركيز على تعلّم اللغة نفسها دون تشتيت الانتباه إلى العديد من الجوانب التي تتطلّبها أنواع التطبيقات الأخرى كتطبيقات سطح المكتب لويندوز على سبيل المثال، رغم أنّنا سنتحدّث القليل عنها في الدرس الأخير. ما الذي أحتاجه لكي أستفيد من هذه السلسلة؟ تفترض هذه السلسلة أنّك تمتلك معرفة عامّة بأساسيّات البرمجة. ستحتاج أيضًا إلى حاسوب ذو نظام تشغيل ويندوز 7.1 أو أعلى. بالإضافة إلى تحميل وتنصيب بيئة التطوير Visual Studio 2015 Community المجّانيّة. كما يمكنك تجريب معظم البرامج الموجودة في هذه السلسلة حتى ولو لم يكن لديك نظام تشغيل ويندوز أصلًا عن طريق موقع NET Fiddle. ولكن لن تستفيد بهذه الطريقة من المزايا الهامّة التي يوفّرها لك Visual Studio. الأقسام الأساسية لإطار العمل دوت نت سنتحدّث قليلًا عن القسمين الأساسيّين لإطار العمل دوت نت بالإضافة إلى مترجم سي شارب C# Compiler، لكي تتكوّن لدينا الصورة الواضحة لآليّة عمل تطبيقات دوت نت. بيئة التنفيذ المشتركة CLR هي البيئة التي تنفّذ البرامج المكتوبة بلغات دوت نت، وتشكّل حاضنةً لهذه البرامج من خلال عزلها عن العتاد الصلب hardware للجهاز التي تعمل عليه. تستطيع تشبيهها بالآلة الافتراضيّة Virtual Machine الخاصّة بلغة Java. وهي مسؤولة عن إدارة المصادر التي يحتاجها البرنامج في عمله، وفي مقدّمتها الذاكرة. حيث تعمل هذه البيئة على إدارة عمليّات إنشاء الكائنات التي يحتاجها البرنامج، ومن ثمّ التخلّص منها عند انتفاء الحاجة إليها. تتوفّر CLR بشكل افتراضيّ على معظم أنظمة تشغيل ويندوز (مع الاختلاف بالإصدارات) مثل Windows XP و Windows 7 و Windows 8 و Windows 10 و Windows Phone و Windows Server (بمعظم إصداراته). مكتبة أصناف إطار العمل FCL تحتوي هذه المكتبة الضخمة على آلاف الأصناف classes التي تسمح لنا بإنجاز أيّ مهمّة تخطر ببالنا. فمن التعامل مع النصوص والتعابير النظاميّة regular expressions إلى التعامل مع الاتصالات الشبكيّة network communications والتعامل مع بروتوكولات الانترنت الشهيرة مثل HTTP وFTP وغيرها، والوصول إلى قواعد البيانات والتعامل معها. تتكوّن FCL بدورها من عدّة مكتبات فرعيّة، فهناك مكتبة تساعدنا على تطوير وبرمجة تطبيقات سطح المكتب لويندوز، وأخرى تسمح لنا بتطوير تطبيقات ويب باستخدام تقنيّة ASP.NET، ومكتبة تسمح بإنشاء تطبيقات WCF وهكذا. بمعنى أنّه لن تحتاج إلى التعامل مع كامل مكتبة FCL بل ستنتقي منها ما تحتاجه بحسب متطلّبات عملك، فإذا كنت مطوّر ويب مثلًا فستهتم بالمكتبة الفرعيّة التي تسمح بإنشاء تطبيقات ويب باستخدام ASP.NET. ومن الجدير ذكره أنّ مكتبة FCL تحتوي أيضًا على مكتبة فرعيّة اسمها مكتبة الأصناف الأساسيّة Base Class Library أو اختصارًا BCL، تحتوي هذه المكتبة على الأصناف الأساسيّة التي تعمل مع جميع التطبيقات المنشأة باستخدام المكتبات الأخرى بصرف النظر عن نوعها. مترجم سي شارب C# Compiler لكي نتمكّن من تنفيذ البرامج التي نكتبها باستخدام سي شارب، نحتاج إلى مترجم سي شارب C# Compiler. يكون هذا المترجم مضمّنًا بشكل افتراضيّ مع إطار العمل دون نت. يعمل المترجم على تحويل التعليمات البرمجيّة الموجودة في الشيفرة والمكتوبة بلغة سي شارب إلى تعليمات برمجيّة مكتوبة بلغة تُعرف بلغة مايكروسوفت الوسيطيّة Microsoft Intermediate Language أو اختصارًا MSIL. تُعتبر هذه اللغة الوسيطيّة منخفضة المستوى، وهي شبيهة بلغة Assembly الشهيرة. في الواقع ستعمل بيئة التنفيذ المشتركة CLR على تنفيذ التعليمات المكتوبة بلغة MSIL. فبيئة CLR لا تحتاج أن تعرف لغة البرمجة التي كُتب بها البرنامج أصلًا وهي الميزة الأساسيّة التي تسمح للمبرمج الكتابة بأي لغة برمجة تدعم الدوت نت. فطالما أنّ لغة البرمجة تمتلك مترجمًا متوافقًا مع MSIL فلا مشكلة. وهذا ما جرى مع لغات برمجة أخرى مثل Visual Basic.NET ولغة #F وحتى لغة البايثون Python من خلال IronPython. انظر الشكل التوضيحي التالي: كيف ينفذ البرنامج باستخدام CLR؟ توضع الشيفرة البرمجيّة المكتوبة بلغة سي شارب عادةً في ملفات منفصلة لكلٍّ منها الامتداد cs، يعمل المترجم بعد ذلك على قراءة هذه الملفات التي تسمّى بملفّات النص المصدريّ source code files وتحويل التعليمات البرمجيّة المكتوبة بسي شارب إلى لغة MSIL وجعلها ضمن ملف تنفيذي (الملف MyApp.exe في الشكل السابق). عند تنفيذ البرنامج تقرأ CLR التعليمات البرمجيّة الموجودة ضمن الملف التنفيذي والتي تكون بلغة MSIL وتعمل على تنفيذها عن طريق تحويلها إلى تعليمات برمجيّة أصليّة native code مخصّصة لمعالج الحاسوب الذي يعمل عليه البرنامج حاليًّا. يجري كلّ هذا العمل بسرعة كبيرة جدًّا فعملية التحويل إلى native code لا تجري سوى أوّل مرّة فقط، وبعد ذلك يستفيد البرنامج من السرعة الكبيرة التي توفّرها هذه التعليمات الأصليّة عند التنفيذ. يُفسّر السيناريو السابق سبب قابليّة عمل برامج دوت نت على أيّ نظام تشغيل أو عتاد حاسوبي. فعمليّة كتابة الشيفرة البرمجيّة بأي لغة دوت نت ومن ثمّ تحويلها إلى لغة مايكروسوفت الوسيطيّة MSIL منفصلة تمامًا عن نظام التشغيل وعن العتاد الحاسوبي الذي سيعمل عليه البرنامج. ولعلّ من أبرز الأمثلة على ذلك البرامج المكتوبة بلغة سي شارب والموجّهة إلى أنظمة تشغيل الأجهزة الذكيّة عن طريق منصة Xamarin التي ذكرناها قبل قليل. فالعمل الأساسي الذي قامت به هذه الشركة هو انتاج بيئة CLR منفصلة لكلّ نظام تشغيل مثل Android و iOS مما يسمح للبرامج المكتوبة بلغة سي شارب الخروج من "قمقم" ويندوز إن صحّ التعبير. وأكثر من ذلك، فقد أنتجت مايكروسوفت مؤخّرًا نسخة خاصّة وخفيفة من نظام التشغيل Windows 10 أسمته Windows 10 IoT وهو مخصّص لإنترنت الأشياء. يمكن تنصيب نظام التشغيل هذا بكلّ سلاسة ويُسر على جهاز Raspberry Pi المشهور والموجّه لتطبيقات إنترنت الأشياء، وهذا يعني فتح المجال أمام التطبيقات المكتوبة باستخدام لغة سي شارب للعمل على هذا الجهاز وبالتالي الدخول في هذا المجال المهم والواعد. الخلاصة لغة سي شارب هي لغة عصريّة ولها مستقبل واعد في قطاع الأعمال. فهي اللغة الأساسيّة المستخدمة لكتابة مختلف أنواع التطبيقات الحاسوبيّة ضمن إطار العمل دوت نت. بالإضافة إلى أنّها سلسة وذات بنية مألوفة، ولكن تحتاج إلى قليل من الصبر في تعلّمها. سنتناول في الدروس اللّاحقة كيفيّة كتابة برامج بسيطة ولكن متدرّجة في الصعوبة حتى تكون ملمًّا بأساسيّات هذه اللغة الرائعة.