لوحة المتصدرين

مقدمة إلى المفهوم الكائني تُعتبر لغة سي شارب لغة برمجة كائنيّة صرفة pure object oriented programming language فكلّ ما تشاهده أمامك في سي شارب عبارة عن كائن. سيكون هذا الدّرس نظريًّا بعض الشيء ولكن فهمه بالشكل الصحيح يُعدّ أمرًا حيويًّا للبرمجة باستخدام سي شارب. ولنكن واقعيين، فإنّ هذا الدرس يُعتبر مدخلًا مبسّطًا للغاية إلى هذا الموضوع المهم والضخم ولا يمكن اعتباره بأيّ حال من الأحوال مرجعًا للبرمجة كائنيّة التوجّه. ستحصل -بعد قراءتك لهذا الدرس- على المعرفة الضروريّة للتمييز بين الأصناف classes والكائنات objects وفهم العلاقة بينهما. بالإضافة إلى فهم المبادئ الأوليّة للوراثة والتغليف. لكي نفهم ما هو الصنف وما هو الكائن اسمع منّي هذه القصّة: نتبع نحن البشر إلى ما يسمّى بالصنف الإنساني. يُعرّف هذا الصنف المزايا التي يجب أن يتمتّع بها كلّ إنسان. فمثلًا لكلّ إنسان اسم وطول ووزن ولون عينان وبصمة إبهام مميّزة تميّزه عن أيّ إنسان آخر. يُعرّف الصنف class الإنسانيّ هذه الصفات السابقة، بحيث أنّ كلّ كائن object إنسانيّ من هذا الصنف تكون له مثل هذه الصفات ولكنّ مع مجموعة خاصّة من القيم لها. فمثلًا الكائن من الصنف الإنساني هو إنسان قد يكون اسمه سعيد وطوله 180 سم ولون عينيه أسود وله بصمة إبهام مميّزة، وهذا الإنسان يختلف عن كائن إنسانيّ آخر، اسمه عمّار وطوله 175 سم ولون عينيه بنيّ وله أيضًا بصمة إبهام مميّزة خاصّة به، وهكذا. ندعو الصفات السابقة بالخصائص Properties، فالصنف Class يعرّف الخصائص، أمّا الكائن Object فيتمتّع بهذه الخصائص ولكن مع مجموعة قيم لها تميّزه عن كائنٍ آخر. أمر آخر، يُعرّف الصنف الإنساني أيضًا سلوكيّات أو إجراءات معيّنة خاصّة للكائنات التي تعود للصنف الإنسانيّ. فهناك مثلًا سلوكيّات المشي والجري والضحك. وفي الغالب أنّ كل كائن يُعبّر عن هذه السلوكيّات بشكل يراعي خصوصيّته. فلكلّ منّا أسلوب مختلف في الضحك. كما يمتلك كلّ منّا أسلوب مختلف في المشي والجري، فقد تميّز إنسانًا لا ترى وجهه من خلال مشيته فقط وهذا أمر واردٌ جدًّا. مثل هذه السلوكيّات Methods نصطلح عليها في البرمجة بالتوابع. فالصنف الإنسانيّ يُعرّف وجود مثل هذه السلوكيّات ولكلّ كائن إنسانيّ الحريّة في التعبير عن هذه السلوكيّات بالشكل الذي يرغبه. التابع في البرمجة يضم تعليمات برمجية يجري تنفيذها عند استدعائه. يعالج ويتعامل هذا التابع عادةً مع الخصائص والتوابع الأخرى الموجودة ضمن نفس الكائن. نسمي التوابع والخصائص بأعضاء الصنف class members وهناك أعضاء أخرى سنتناولها في الدروس التالية. المبادئ العامة للمفهوم كائني التوجه هناك المئات من المقالات والكتب التي تتحدّث عن المفهوم الكائنيّ من منظورات مختلفة، وهناك أساليب متعدّدة تسمح بتحليل المسألة المطروحة وتصميمها وفق أسلوب كائنيّ أو ما يُعرف بالتصميم والتحليل كائنيّ التوجّه OOAD. ولكن يكفيك أن تعرف الآن أنّ هناك مبدآن أساسيّان ينبغي أن تتمتّع بها أيّ لغة برمجة تدعم المفهوم كائنيّ التوجّه وهما: التغليف Encapsulation والوراثة Inheritance. وهناك مفهوم مهم آخر يستند إلى الوراثة وهو التعدّديّة الشكلية Polymorphism. التغليف Encapsulation وهو مبدأ جوهري في البرمجة كائنيّة التوجّه، وهو أحد أسباب ظهور هذا المفهوم. يُقرّر هذا المبدأ أنّه ليس من المفترض أن نطّلع على آلية العمل الداخلية للكائن. ما يهمنا هو استخدام الكائن وتحقيق الغرض المطلوب بصرف النظر عن التفاصيل الداخليّة له. تأمّل المثال البسيط التالي: عندما نقود السيّارة ونريد زيادة سرعتها فإنّنا بكلّ بساطة نضغط على مدوسة الوقود. لا أعتقد أنّ أحدًا يهتمّ بالآلية الميكانيكيّة التي تقف وراء الضغط على مدوسة الوقود. فالمطلوب هو زيادة سرعة السيّارة فحسب دون الاهتمام بالتفاصيل الداخليّة. فالسيّارة تُغلّف encapsulate التفاصيل الميكانيكيّة الداخليّة التي تقف وراء زيادة سرعة السيّارة. السيّارة في هذا المثال هو كائن Object. وعمليّة زيادة السرعة هي سلوكيّة (تابع) Method من كائن السيّارة. هناك مثال آخر كثيرًا ما نراه أثناء تجوّلنا في الشوارع ومحطّات القطار وصالات الانتظار، وهو آلات تحضير المشروبات الساخنة. نقف أمام الآلة نُدخل النقود ثمّ نضغط على زرّ محدّد لنحصل على المشروب الساخن الذي نرغب به. لا نهتمّ عادةً بالتفاصيل الداخليّة التي تحدث ضمن الآلة عندما نضغط أحد الأزرار للحصول على كوب من القهوة. فالآلة هنا تُعتبر كائنًا، وعمليّة الحصول على كوب من القهوة هي سلوكيّة Method من هذا الكائن. فهذه الآلة تعمل على تغليف encapsulate التفاصيل الداخليّة لعمليّة التحضير، فكلّ ما نفعله هو ضغط الزر ومن ثمّ نحصل على الناتج المطلوب. فإذا ما أُجري تعديل في الآلة بحيث تتغيّر طريقة تحضير مشروب ساخن لجعله أفضل وأكثر لذّة، فإنّ ذلك لن يؤثّر مطلقًا على أسلوب التعامل مع الآلة للحصول على نفس المشروب، ولن نلاحظ هذا التعديل إلّا بعد تذوّقنا للمشروب وملاحظة الفرق في المذاق. الوراثة Inheritance تُعتبر الوراثة من أهم أشكال إعادة الاستخدام للمكوّنات البرمجيّة، حيث يعمل الصنف الجديد على الاستفادة من المكوّنات الموجودة مسبقًا ضمن الصنف الذي "يرث" منه ويجري عليها بعض التعديلات التي تناسبه على نحو مخصّص. فبدلًا من إنشاء صنف جديد من الصفر، يمكننا إنشاء صنف يعتمد على صنف آخر ويستفيد من خصائصه وسلوكيّاته (توابعه) الموجودة مسبقًا ثمّ يكيّفها أو يضيف عليها. نسمّي الصنف الأساسي الذي نرث منه بالصنف الأب. أمّا الصنف الذي يقوم بعمليّة الوراثة فنسمّيه بالصنف الابن أو بالصنف المشتق. لتثبيت الفكرة لنتناول المثال التالي. في المدارس هناك ثلاثة أنواع أساسيّة من الأشخاص المتواجدين فيها: الطلاب والمدرّسون والإداريّون. يمكننا بناء صنف عام يُمثّل أي شخص يعمل في المدرسة وليكن SchoolMember يحتوي هذا الصنف على خصائص مثل: الاسم والكنية واسم الأب واسم الأم وتاريخ الميلاد ورقم الهاتف. يمكننا البناء على هذا الصنف عندما نريد إنشاء أصناف أكثر "تخصّصًا" منه. مثل الصنف الذي يُعبّر عن الطلاب Student والصنف الذي يُعبّر عن المدرّسين Teacher، والصنف المُعبّر عن الإداريين Staff. يرث كلّ صنف منها من الصنف الأب SchoolMember فيصبح لكلّ منها نفس الخصائص الموجودة ضمن الصنف SchoolMember بشكل تلقائيّ. من الواضح أنّ الصنف Student مخصّص أكثر من الصنف SchoolMember فهو يحتوي بالإضافة إلى الخصائص الموجودة في SchoolMember خصائص فريدة خاصّة به. فمثلًا من الممكن أن يحتوي على الخاصيّة التي تعبّر عن الصفّ الحالي Grade وعن السلوك العام Behavior للطالب، أمّا صنف المدرّس Teacher فمن الممكن أن يحتوي (بالإضافة إلى الخصائص الموجودة ضمن SchoolMember) على خاصيّة Course التي تُعبّر عن المقرّر الذي يدرّسه (رياضيّات، فيزياء ...الخ) والخاصيّة WeeklyHours التي تعبّر عن عدد الساعات التدريسيّة الأسبوعيّة المكلّف بها. وينطبق نفس المفهوم تمامًا على الصنف Staff الذي يعبّر عن الموظّفين الإداريين في المدرسة. فالوراثة تنتقل بنا من الشكل الأكثر عموميّةً SchoolMember إلى الشكل الأكثر تخصيصًا مثل Student. وفي الحقيقة كان من الممكن أن نتابع عمليّة الوراثة اعتبارًا من الصنف Staff فهناك قسم التوجيّه وهناك أمانة السر والإدارة وغيرها، وكلّ منها يمكن أن يرث من الصنف Staff. التعددية الشكلية Polymorphism بفرض أنّنا نريد بناء برنامج يحاكي الحركة الانتقاليّة لعدّة أنواع من الحيوانات لدراسة حيويّة. كلّ من أصناف السمكة Fish والطائر Bird والضفدع Frog ترث من الصنف Animal الذي يمثّل أيّ حيوان. بفرض أنّ الصنف Animal يحتوي على سلوكيّة (تابع) اسمها Move (تُعبّر عن الانتقال)، فكما نعلم أنّ هذه السلوكيّة ستصبح وبشكل تلقائي موجودة ضمن أيّ صنف يرث من الصنف Animal، وهنا تكمن التعدديّة الشكليّة. فكل صنف من الأصناف Fish وBird وFrog يُعبّر عن عملية الانتقال Move بشكل مختلف. فالسمكة ربما تنتقل عن طريق السباحة مترًا واحدًا عند استدعاء التابع Move. أمّأ الطائر Bird فمن الممكن أي يطير مسافة 10 متر عند كل استدعاء للتابع Move، وأخيرًا فإنّه من الممكن للضفدع أن يقفز مسافة 20 سنتيمتر كلّما استدعي التابع Move. فالتابع Move المعرّف ضمن الصنف Animal يمكن التعبير عنه بأشكال متعدّدة ضمن الأصناف الأبناء Fish وBird وFrog كلٌّ بحسب حاجته. الخلاصة تعرّفنا في هذا الدرس على المفهوم العام للبرمجة كائنيّة التوجّه وتعاملنا مع التغليف حيث لا تهمّنا التفاصيل الداخلية لآلية العمل. والوراثة التي تتعلّق بمفهوم إعادة الاستخدام والانتقال من العام (الأب) إلى المخصّص (الابن). بالإضافة إلى التعدديّة الشكليّة التي تسمح لنا بإكساب سلوكيّات مخصّصة للأصناف الأبناء تنسجم مع طبيعتها. سنتناول في الدروس التالية هذه المفاهيم بشكل تطبيقي في سي شارب.

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.

بعد أن تعرفنا في الدرس الأول على طريقة تثبيت Django وإنشاء مشروعنا الأول فيه، سنشرع في هذا الدرس في إنشاء تطبيقنا الأول والذي سيكون عبارة عن موقع بسيط للاقتراعات يتكون من قسمين: القسم الأول: واجهة يمكن للمستخدم أن يطلع من خلالها على الأسئلة المطروحة واختيار الإجابة التي يرغب فيها. أما القسم الثاني: لوحة تحكم يمكن من خلالها إضافة الأسئلة وتعديلها وحذفها وإضافة الأجوبة وغير ذلك من الأمور. المشاريع Projects والتطبيقات Applications قبل أن ندخل في تفاصيل إنشاء تطبيق الاقتراعات، لا بأس في الحديث بشكل موجز عن مفهومي "المشروع" Project و"التّطبيق" Application في Django. يمثّل المشروع تطبيق الويب الذي يتم إنشاؤه بواسطة Django، ويتم تعريفه من خلال ملف الإعدادات Settings، فكما رأينا في الدرس السابق فبعد تنفيذ الأمر: django-admin startproject mysite تم إنشاء حزمة بايثون تحتوي على ملفات settings.py و urls.py و wsgi.py، وعادة ما تتوسع هذه الحزمة بإضافة المزيد من الملفات مثل ملفات CSS والقوالب وما إلى ذلك من الأمور التي لا تكون مرتبطة بتطبيق معيّن. وعادة ما يكون مجلّد المشروع هذا (المجلد الذي يحتوي على الملف manage.py) حاويًا للتطبيقات التي يتم إنشاؤها بشكل مستقل، وهذه التطبيقات ما هي إلا حزم بايثون تعمل على تقديم بعض الخصائص وتؤدي بعض المهام، ويمكن استخدام هذه التطبيقات في مشاريع متعددة، وهذا ما يسمى بمبدأ قابلية إعادة الاستخدام re-usability. إنشاء تطبيق الاقتراعات ملاحظة: ابتدءًا من هذا الدرس فإن عبارة "مجلد المشروع" تعني المجلد الذي يحتوي على ملف manage.py. توجّه في سطر الأوامر إلى مجلد المشروع ثم اكتب الأمر التالي: python manage.py startapp polls يمكن الحصول على نفس النتيجة من خلال الأمر التالي: django-admin startapp polls بعد تنفيذ الأمر ستجد أنّ إطار العمل قد أنشأ مجلدًا جديدًا يحمل الاسم polls، ويتضمن عددًا من الملفات نستعرضها بشكل مختصر: init__.py__: هذا الملف مشابه للملف الموجود في مجلد المشروع، وهو ملف فارغ يعني وجوده أن هذا المجلد هو حزمة من حزم بايثون. admin.py: يمكن من خلال هذا الملف إدارة وتخصيص لوحة التحكم والتي تأتي جاهزة مع التطبيق. apps.py: يمكن من خلال هذا الملف إعداد التطبيق configuration لاستخدامه في مشاريع أخرى. models.py: سيتضمن هذا الملف النماذج التي يتعامل التطبيق معها، والتي تكون مسؤولة عن إنشاء جداول قواعد البيانات. tests.py: يمكن من خلال هذا الملف إجراء الاختبارات Tests على التطبيق. views.py: تضاف في هذا الملف العروض المسؤولة عن تحديد البيانات والمعلومات التي سيتم عرضها على المتصفح، وهي كذلك صلة الوصل بين المسارات والقوالب. مجلد migrations: سيستقبل هذا المجلد الملفات الناشئة عن عملية تهجير قاعدة البيانات. إعدادات المشروع يحتوي مجلد المشروع على ملف الإعدادات settings.py، وهو عبارة عن ملف بايثون يحتوي جميع الإعدادات الخاصة بالمشروع، وسنستعرض بعض محتويات هذا الملف بشكل موجز. BASE_DIR: متغير نصّي يقدّم مسار المجلد الأساسي للمشروع، ويمكن الاستفادة من هذا المتغير في تحديد مسارات المجلدات التي تحتوي على القوالب أو الملفات الساكنة وغيرها، وسنتعرف على طريقة استخدامه عند الحديث عن القوالب. SECRET_KEY: عبارة عن سلسلة نصية من حروف ورموز عشوائية يمكن الاستفادة منها في حماية التطبيق. DEBUG: متغير من نوع bool، ويمكن من خلاله التحكم في وضع التنقيح Debugging، حيث تظهر معلومات مفيدة عند حدوث الأخطاء، ولكن ينصح بتغيير قيمته إلى False عند نقل المشروع إلى بيئة الإنتاج. INSTALLED_APPS: عبارة عن قائمة تتضمن التطبيقات التي سيضمها المشروع الحالي، ويمكنك أن تلاحظ وجود عدد من التطبيقات المثبتة بشكل مسبق، مثل إدارة لوحة التحكم admin، والاستيثاق auth، والجلسات sessions وغيرها. TEMPLATES: عبارة عن قائمة تتضمن إعدادات القوالب المستخدمة في المشروع، وما يهمنا فيها هو العنصر DIRS والذي يتم من خلاله تعيين المسارات التي تحتوي على ملفات القالب. DATABASES: قائمة أخرى مسؤولة عن تحديد المعلومات اللازمة للتعامل مع قواعد البيانات، وسنتطرق إليها عند الحديث عن النماذج Models والاتصال بقواعد البيانات. LANGUAGE_CODE: يمكن من خلال هذا المتغير تحديد لغة واجهة لوحة التحكم، والإعداد الافتراضي هنا هو اللغة الإنكليزية، ولكن Django يدعم العديد من اللغات ومن ضمنها العربية، وإن كنت ترغب في استخدام اللغة العربية في عرض عناصر لوحة التحكم، فيمكنك تغيير قيمة هذا المتغير بالشكل التالي: LANGUAGE_CODE = 'ar' TIME_ZONE: يمكن من خلال هذا المتغيير تعيين المنطقة الزمنية التي سيستخدمها Django في دوال الوقت والتاريخ. ويمكن استبدال هذه القيمة حسب الرغبة. STATIC_URL: في هذا المتغير يتم تحديد مسار المجلد الذي يحتوي على الملفات الساكنة وهي ملفات CSS و Javascript والخطوط والصور وغيرها. كتابة العرض الأول العرض View عبارة عن دالة مكتوبة بلغة Python (أو صنف كما سنرى في الدروس اللاحقة) يمكن تلخيص عملها ببساطة في أنها تأخذ الطلبات Requests التي يرسلها العميل وتقوم بإرجاع الإجابة response والتي يمكن أن تكون على هيئة شيفرة بصيغة HTML، أو إعادة توجيه لصفحة أخرى، أو صفحة خطأ 404، أو ملف XML، أو صورة أو أي شي آخر. لنبدأ الآن بكتابة العرض الأول في مشروعنا، وللقيام بذلك افتح ملف polls/view.s.py في محرر النصوص المفضّل لديك، ثم امسح محتوياته واكتب الشيفرة التالية: from django.http import HttpResponse def index(request): html = "مرحبًا بك في تطبيق الاقتراعات، هذه هي الصفحة الرئيسية." return HttpResponse(html) في السطر الأول من هذه الشيفرة قمنا باستيراد الصنف HttpResponse من وحدة django.http، وهو المسؤول عن التعامل مع الاستجابة التي ترد على الطلب الذي أرسلناه إلى الخادوم من خلال الدالة index، وذلك عن طريق تمرير المعامل request عند تعريف الدالة. ستقوم هذه الدالة بإعادة العنصر HttpResponse والذي يحتوي على الإجابة، وهي في مثالنا هذا عبارة عن سلسلة نصية بسيطة. ملاحظة: في حال عدم ظهور الأحرف العربية بشكل صحيح، أضف السطر التالي إلى بداية ملف views.py: # -*- coding:utf8 -*- لنتمكن من مشاهدة النتيجة على المتصفح، يجب أن نربط هذا العرض بمسار معين؛ وللقيام بذلك توجه إلى الملف mysite/urls.py وعدّل محتوياته لتصبح بالشكل التالي: from django.conf.urls import url from django.contrib import admin from polls import views urlpatterns = [ url(r'^admin/', admin.site.urls), url(r'^polls/', views.index), ] يتضمن هذا الملف جميع المسارات التي سنستخدمها في المشروع، وهو بمثابة جدول لمحتويات الموقع. في البداية قمنا باستيراد محتويات ملف views.py الموجود في مجلد polls من خلال الشيفرة التالية: from polls import views من خلال هذه الشيفرة يمكنك أن تلاحظ أن Django يتعامل مع المجلد polls باعتباره حزمة من حزم بايثون، وذلك لاحتواءه على ملف init__.py__ كما ذكرنا سابقًا. بهذا الطريقة يمكننا الوصول إلى دالة index التي أنشأناها قبل قليل في ملف views.py الموجود في مجلد polls (أو حزمة polls لنكون أكثر دقة) وذلك تمهيدًا لربطها بالمسار الذي نرغب فيه. أضفنا كذلك الشيفرة التالية إلى قائمة urlpatterns: url(r'/polls', views.index), وهي عبارة عن دالة وظيفتها ربط المسار الذي نحدده في المعامل الأول بالعرض الذي نحدده في المعامل الثاني. لاحظ أن المسار عبارة عن سلسلة نصية مسبوقة بحرف r صغير وذلك لإخبار بايثون بأن يتعامل مع هذه السلسلة النصية على أنّها سلسلة خام raw، بمعنى أنه سيتم تجاوز جميع العلامات الخاصة المستخدمة في هذه السلسلة، وهذا ضروري جدًّا، لأن Django يستخدم التعبيرات النظامية Regular Expressions في تحديد المسارات وتمرير المتغيرات، وهذه التعبيرات تستخدم الكثير من الرموز التي يجب تجاوزها لتعمل الشيفرة بالشكل الصحيح. سنتعرف على المسارات وآلية عملها وكيفية استخدام التعبيرات النظامية، في الدروس اللاحقة. يمكنك الآن التوجه إلى مجلد المشروع وتشغيل الخادوم الخاص بـ Django عن طريق سطر الأوامر من خلال الأمر التالي: python manage.py runserver انتقل في المتصفح إلى العنوان التالي: http://127.0.0.1:8000/polls لتشاهد عبارة الترحيب في واجهة الموقع. يمكننا استخدام شيفرة HTML ضمن السلسلة النصية التي ترجعها دالة العرض، وللقيام بذلك افتح ملف polls/view.py وعدّله ليصبح بالشكل التالي: from django.http import HttpResponse def index(request): html = """ <html dir="rtl"> <head> <title>تطبيق الاقتراعات</title> </head> <body> <h1>تطبيق الاقتراعات</h1> <p>مرحبًا بك في تطبيق الاقتراعات، هذه هي الصفحة الرئيسية.</p> </body> </html> """ return HttpResponse(html) من المؤكد أن التطبيقات التي نراها على صفحات الإنترنت لا تتمتع بهذه البساطة الشديدة، وهذا يعني أن استخدام شيفرة HTML ضمن دالة العرض أمر غير عملي على الإطلاق، وهنا تظهر الحاجة إلى فصل هذه الشيفرات عن العروض وهذه هي وظيفة القوالب Templates والتي سنتعرف إليها في الدروس اللاحقة. خاتمة تعرفنا في هذا الدرس على مفهومي المشروع والتطبيق في Django، وقمنا بكتابة العرض الأول وتعرفنا بشكل مختصر على المسارات Urls. سنتعرف في الدرس القادم على كيفية التعامل مع قواعد البيانات من خلال النماذج Models، وكذلك سنتعرف على كيفية تهجير قواعد البيانات، وكذلك الاستعلام عن البيانات برمجيًا، وذلك لتهيئة قاعدة البيانات التي سنستخدمها في تطبيق الاقتراعات.