El lenguaje de programación C#

(C) 2001 José Antonio González Seco

. Microsoft.NET

Microsoft.NET es el conjunto de nuevas tecnologías en las que Microsoft ha estado trabajando durante los últimos años con el objetivo de obtener una plataforma sencilla y potente para distribuir el software en forma de servicios que puedan ser suministrados remotamente y que puedan comunicarse y combinarse unos con otros de manera totalmente independiente de la plataforma, lenguaje de programación y modelo de componentes con los que hayan sido desarrollados. Ésta es la llamada plataforma .NET, y a los servicios antes comentados se les denomina servicios Web.

Para crear aplicaciones para la plataforma .NET, tanto servicios Web como aplicaciones tradicionales (aplicaciones de consola, aplicaciones de ventanas, servicios de Windows NT, etc.), Microsoft ha publicado el denominado kit de desarrollo de software conocido como .NET Framework SDK, que incluye las herramientas necesarias tanto para su desarrollo como para su distribución y ejecución y Visual Studio.NET, que permite hacer todo la anterior desde una interfaz visual basada en ventanas. Ambas herramientas puede descargarse gratuitamente desde http://www.msdn.microsoft.com/net, aunque la última sólo está disponible para subscriptores MSDN Universal (los no subscriptores pueden pedirlo desde dicha dirección y se les enviará gratis por correo ordinario)

El concepto de Microsoft.NET también incluye al conjunto de nuevas aplicaciones que Microsoft y terceros han (o están) desarrollando para ser utilizadas en la plataforma .NET. Entre ellas podemos destacar aplicaciones desarrolladas por Microsoft tales como Windows.NET, Hailstorm, Visual Studio.NET, MSN.NET, Office.NET, y los nuevos servidores para empresas de Microsoft (SQL Server.NET, Exchange.NET, etc.)

. Common Language Runtime (CLR)

El Common Language Runtime (CLR) es el núcleo de la plataforma .NET. Es el motor encargado de gestionar la ejecución de las aplicaciones para ella desarrolladas y a las que ofrece numerosos servicios que simplifican su desarrollo y favorecen su fiabilidad y seguridad. Las principales características y servicios que ofrece el CLR son:

  • Modelo de programación consistente: A todos los servicios y facilidades ofrecidos por el CLR se accede de la misma forma: a través de un modelo de programación orientado a objetos. Esto es una diferencia importante respecto al modo de acceso a los servicios ofrecidos por los algunos sistemas operativos actuales (por ejemplo, los de la familia Windows), en los que a algunos servicios se les accede a través de llamadas a funciones globales definidas en DLLs y a otros a través de objetos (objetos COM en el caso de la familia Windows)
  • Modelo de programación sencillo: Con el CLR desaparecen muchos elementos complejos incluidos en los sistemas operativos actuales (registro de Windows, GUIDs, HRESULTS, IUnknown, etc.) El CLR no es que abstraiga al programador de estos conceptos, sino que son conceptos que no existen en la plataforma .NET
  • Eliminación del "infierno de las DLLs": En la plataforma .NET desaparece el problema conocido como "infierno de las DLLs" que se da en los sistemas operativos actuales de la familia Windows, problema que consiste en que al sustituirse versiones viejas de DLLs compartidas por versiones nuevas puede que aplicaciones que fueron diseñadas para ser ejecutadas usando las viejas dejen de funcionar si las nuevas no son 100% compatibles con las anteriores. En la plataforma .NET las versiones nuevas de las DLLs pueden coexistir con las viejas, de modo que las aplicaciones diseñadas para ejecutarse usando las viejas podrán seguir usándolas tras instalación de las nuevas. Esto, obviamente, simplifica mucho la instalación y desinstalación de software.
  • Ejecución multiplataforma: El CLR actúa como una máquina virtual, encargándose de ejecutar las aplicaciones diseñadas para la plataforma .NET. Es decir, cualquier plataforma para la que exista una versión del CLR podrá ejecutar cualquier aplicación .NET. Microsoft ha desarrollado versiones del CLR para la mayoría de las versiones de Windows: Windows 95, Windows 98, Windows ME, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP y Windows CE (que puede ser usado en CPUs que no sean de la familia x86) Por otro lado Microsoft ha firmado un acuerdo con Corel para portar el CLR a Linux y también hay terceros que están desarrollando de manera independiente versiones de libre distribución del CLR para Linux. Asímismo, dado que la arquitectura del CLR está totalmente abierta, es posible que en el futuro se diseñen versiones del mismo para otros sistemas operativos.
  • Integración de lenguajes: Desde cualquier lenguaje para el que exista un compilador que genere código para la plataforma .NET es posible utilizar código generado para la misma usando cualquier otro lenguaje tal y como si de código escrito usando el primero se tratase. Microsoft ha desarrollado un compilador de C# que genera código de este tipo, así como versiones de sus compiladores de Visual Basic (Visual Basic.NET) y C++ (C++ con extensiones gestionadas) que también lo generan y una versión del intérprete de JScript (JScript.NET) que puede interpretarlo. La integración de lenguajes esta que es posible escribir una clase en C# que herede de otra escrita en Visual Basic.NET que, a su vez, herede de otra escrita en C++ con extensiones gestionadas.
  • Gestión de memoria: El CLR incluye un recolector de basura que evita que el programador tenga que tener en cuenta cuándo ha de destruir los objetos que dejen de serle útiles. Este recolector es una aplicación que se activa cuando se quiere crear algún objeto nuevo y se detecta que no queda memoria libre para hacerlo, caso en que el recolector recorre la memoria dinámica asociada a la aplicación, detecta qué objetos hay en ella que no puedan ser accedidos por el código de la aplicación, y los elimina para limpiar la memoria de "objetos basura" y permitir la creación de otros nuevos. Gracias a este recolector se evitan errores de programación muy comunes como intentos de borrado de objetos ya borrados, agotamiento de memoria por olvido de eliminación de objetos inútiles o solicitud de acceso a miembros de objetos ya destruidos.
  • Seguridad de tipos: El CLR facilita la detección de errores de programación difíciles de localizar comprobando que toda conversión de tipos que se realice durante la ejecución de una aplicación .NET se haga de modo que los tipos origen y destino sean compatibles.

  • Aislamiento de procesos: El CLR asegura que desde código perteneciente a un determinado proceso no se pueda acceder a código o datos pertenecientes a otro, lo que evita errores de programación muy frecuentes e impide que unos procesos puedan atacar a otros. Esto se consigue gracias al sistema de seguridad de tipos antes comentado, pues evita que se pueda convertir un objeto a un tipo de mayor tamaño que el suyo propio, ya que al tratarlo como un objeto de mayor tamaño podría accederse a espacios en memoria ajenos a él que podrían pertenecer a otro proceso. También se consigue gracias a que no se permite acceder a posiciones arbitrarias de memoria.
  • Tratamiento de excepciones: En el CLR todo los errores que se puedan producir durante la ejecución de una aplicación se propagan de igual manera: mediante excepciones. Esto es muy diferente a como se venía haciendo en los sistemas Windows hasta la aparición de la plataforma .NET, donde ciertos errores se transmitían mediante códigos de error en formato Win32, otros mediante HRESULTs y otros mediante excepciones.

    El CLR permite que excepciones lanzadas desde código para .NET escrito en un cierto lenguaje se puedan capturar en código escrito usando otro lenguaje, e incluye mecanismos de depuración que pueden saltar desde código escrito para .NET en un determinado lenguaje a código escrito en cualquier otro. Por ejemplo, se puede recorrer la pila de llamadas de una excepción aunque ésta incluya métodos definidos en otros módulos usando otros lenguajes.

  • Soporte multihilo: El CLR es capaz de trabajar con aplicaciones divididas en múltiples hilos de ejecución que pueden ir evolucionando por separado en paralelo o intercalándose, según el número de procesadores de la máquina sobre la que se ejecuten. Las aplicaciones pueden lanzar nuevos hilos, destruirlos, suspenderlos por un tiempo o hasta que les llegue una notificación, enviarles notificaciones, sincronizarlos, etc.
  • Distribución transparente: El CLR ofrece la infraestructura necesaria para crear objetos remotos y acceder a ellos de manera completamente transparente a su localización real, tal y como si se encontrasen en la máquina que los utiliza.
  • Seguridad avanzada: El CLR proporciona mecanismos para restringir la ejecución de ciertos códigos o los permisos asignados a los mismos según su procedendecia o el usuario que los ejecute. Es decir, puede no darse el mismo nivel de confianza a código procedente de Internet que a código instalado localmente o procedente de una red local; puede no darse los mismos permisos a código procedente de un determinado fabricante que a código de otro; y puede no darse los mismos permisos a un mismo códigos según el usuario que lo esté ejecutando o según el rol que éste desempeñe. Esto permite asegurar al administrador de un sistema que el código que se esté ejecutando no pueda poner en peligro la integridad de sus archivos, la del registro de Windows, etc.
  • Interoperabilidad con código antiguo: El CLR incorpora los mecanismos necesarios para poder acceder desde código escrito para la plataforma .NET a código escrito previamente a la aparición de la misma y, por tanto, no preparado para ser ejecutando dentro de ella. Estos mecanismos permiten tanto el acceso a objetos COM como el acceso a funciones sueltas de DLLs preexistentes (como la API Win32)

Como se puede deducir de las características comentadas, el CLR lo que hace es gestionar la ejecución de las aplicaciones diseñadas para la plataforma .NET. Por esta razón, al código de estas aplicaciones se le suele llamar código gestionado, y al código no escrito para ser ejecutado directamente en la plataforma .NET se le suele llamar código no gestionado.

. Microsoft Intermediate Language (MSIL)

Todos los compiladores que generan código para la plataforma .NET no generan código máquina para CPUs x86 ni para ningún otro tipo de CPU concreta, sino que generan código escrito en el lenguaje intermedio conocido como Microsoft Intermediate Lenguage (MSIL) El CLR da a las aplicaciones las sensación de que se están ejecutando sobre una máquina virtual, y precisamente MSIL es el código máquina de esa máquina virtual. Es decir, MSIL es el único código que es capaz de interpretar el CLR, y por tanto cuando se dice que un compilador genera código para la plataforma .NET lo que se está diciendo es que genera MSIL.

MSIL ha sido creado por Microsoft tras consultar a numerosos especialistas en la escritura de compiladores y lenguajes tanto del mundo académico como empresarial. Es un lenguaje de un nivel de abstracción mucho más alto que el de la mayoría de los códigos máquina de las CPUs existentes, e incluye instrucciones que permiten trabajar directamente con objetos (crearlos, destruirlos, inicializarlos, llamar a métodos virtuales, etc.), tablas y excepciones (lanzarlas, capturarlas y tratarlas)

Ya se comentó que el compilador de C# compila directamente el código fuente a MSIL, que Microsoft ha desarrollado nuevas versiones de sus lenguajes Visual Basic (Visual Basic.NET) y C++ (C++ con extensiones gestionadas) cuyos compiladores generan MSIL, y que ha desarrollado un intérprete de JScript (JScript.NET) que genera código MSIL. Pues bien, también hay numerosos terceros que han anunciado estar realizando versiones para la plataforma .NET de otros lenguajes como APL, CAML, Cobol, Eiffel, Fortran, Haskell, Java (J#), Mercury, ML, Mondrian, Oberon, Oz, Pascal, Perl, Python, RPG, Scheme y Smalltalk.

La principal ventaja del MSIL es que facilita la ejecución multiplataforma y la integración entre lenguajes al ser independiente de la CPU y proporcionar un formato común para el código máquina generado por todos los compiladores que generen código para .NET. Sin embargo, dado que las CPUs no pueden ejecutar directamente MSIL, antes de ejecutarlo habrá que convertirlo al código nativo de la CPU sobre la que se vaya a ejecutar. De esto se encarga un componente del CLR conocido como compilador JIT (Just-In-Time) o jitter que va convirtiendo dinámicamente el código MSIL a ejecutar en código nativo según sea necesario. Este jitter se distribuye en tres versiones:

  • jitter normal: Es el que se suele usar por defecto, y sólo compila el código MSIL a código nativo a medida que va siendo necesario, pues así se ahorra tiempo y memoria al evitarse tener que compilar innecesariamente código que nunca se ejecute. Para conseguir esto, el cargador de clases del CLR sustituye inicialmente las llamadas a métodos de las nuevas clases que vaya cargando por llamadas a funciones auxiliares (stubs) que se encarguen de compilar el verdadero código del método. Una vez compilado, la llamada al stub es sustituida por una llamada directa al código ya compilado, con lo que posteriores llamadas al mismo no necesitarán compilación.
  • jitter económico: Funciona de forma similar al jitter normal solo que no realiza ninguna optimización de código al compilar sino que traduce cada instrucción MSIL por su equivalente en el código máquina sobre la que se ejecute. Esta especialmente pensado para ser usado en dispositivos empotrados que dispongan de poca potencia de CPU y poca memoria, pues aunque genere código más ineficiente es menor el tiempo y memoria que necesita para compilar. Es más, para ahorrar memoria este jitter puede descargar código ya compilado que lleve cierto tiempo sin ejecutarse y sustituirlo de nuevo por el stub apropiado. Por estas razones, este es el jitter usado por defecto en Windows CE, sistema operativo que se suele incluir en los dispositivos empotrados antes mencionados.

    Otra utilidad del jitter económico es que facilita la adaptación de la plataforma .NET a nuevos sistemas porque es mucho más sencillo de implementar que el normal. De este modo, gracias a él es posible desarrollar rápidamente una versión del CLR que pueda ejecutar aplicaciones gestionadas aunque sea de una forma poco eficiente, y una vez desarrollada es posible centrarse en desarrollar el jitter normal para optimizar la ejecución de las mismas.

  • prejitter: Se distribuye como una aplicación en línea de comandos llamada ngen.exe mediante la que es posible compilar completamente cualquier ejecutable o librería (cualquier ensamblado en general, aunque este concepto se verá más adelante) que contenga código gestionado y convertirlo a código nativo, de modo que posteriores ejecuciones del mismo se harán usando esta versión ya compilada y no se perderá tiempo en hacer la compilación dinámica.

La actuación de un jitter durante la ejecución de una aplicación gestionada puede dar la sensación de hacer que ésta se ejecute más lentamente debido a que ha de invertirse tiempo en las compilaciones dinámicas. Esto es cierto, pero hay que tener en cuenta que es una solución mucho más eficiente que la usada en otras plataformas como Java, ya que en .NET cada código no es interpretado cada vez que se ejecuta sino que sólo es compilado la primera vez que se llama al método al que pertenece. Es más, el hecho de que la compilación se realice dinámicamente permite que el jitter tenga acceso a mucha más información sobre la máquina en que se ejecutará la aplicación del que tendría cualquier compilador tradicional, con lo que puede optimizar el código para ella generado (por ejemplo, usando las instrucciones especiales del Pentium III si la máquina las admite, usando registros extra, incluyendo código inline, etc.) Además, como el recolector de basura de .NET mantiene siempre compactada la memoria dinámica las reservas de memoria se harán más rápido, sobre todo en aplicaciones que no agoten la memoria y, por tanto, no necesiten de una recolección de basura. Por estas razones, los ingenieros de Microsoft piensan que futuras versiones de sus jitters podrán incluso conseguir que el código gestionado se ejecute más rápido que el no gestionado.

. Metadatos

En la plataforma .NET se distinguen dos tipos de módulos de código compilado: ejecutables (extensión .exe) y librerías de enlace dinámico (extensión .dll generalmente) Ambos son ficheros que contienen definiciones de tipos de datos, y la diferencia entre ellos es que sólo los primeros disponen de un método especial que sirve de punto de entrada a partir del que es posible ejecutar el código que contienen haciendo una llamada desde la línea de comandos del sistema operativo. A ambos tipos de módulos se les suele llamar ejecutables portables (PE), ya que su código puede ejecutarse en cualquiera de los diferentes sistemas operativos de la familia Windows para los que existe alguna versión del CLR.

El contenido de un módulo no sólo MSIL, sino que también consta de otras dos áreas muy importantes: la cabecera de CLR y los metadatos:

La cabecera de CLR es un pequeño bloque de información que indica que se trata de un módulo gestionado e indica es la versión del CLR que necesita, cuál es su firma digital, cuál es su punto de entrada (si es un ejecutable), etc.

Los metadatos son un conjunto de datos organizados en forma de tablas que almacenan información sobre los tipos definidos en el módulo, los miembros de éstos y sobre cuáles son los tipos externos al módulo a los que se les referencia en el módulo. Los metadatos de cada modulo los genera automáticamente el compilador al crearlo, y entre sus tablas se incluyen:

Tabla Descripción
ModuleDef Define las características del módulo. Consta de un único elemento que almacena un identificador de versión de módulo (GUID creado por el compilador) y el nombre de fichero que se dio al módulo al compilarlo (así este nombre siempre estará disponible, aunque se renombre el fichero)
TypeDef Define las características de los tipos definidos en el módulo. De cada tipo se almacena su nombre, su tipo padre, sus modificadores de acceso y referencias a los elementos de las tablas de miembros correspondientes a sus miembros.
MethodDef Define las características de los métodos definidos en el módulo. De cada método se guarda su nombre, signatura (por cada parámetro se incluye una referencia al elemento apropiado en la tabla ParamDef), modificadores y posición del módulo donde comienza el código MSIL de su cuerpo.
ParamDef Define las características de los parámetros definidos en el módulo. De cada parámetro se guarda su nombre y modificadores.
FieldDef Define las características de los campos definidos en el módulo. De cada uno se almacena información sobre cuál es su nombre, tipo y modificadores.
PropertyDef Define las características de las propiedades definidas en el módulo. De cada una se indica su nombre, tipo, modificadores y referencias a los elementos de la tabla MethodDef correspondientes a sus métodos set/get.
EventDef Define las características de los eventos definidos en el módulo. De cada uno se indica su nombre, tipo, modificadores. y referencias a los elementos de la tabla MethodDef correspondientes a sus métodos add/remove.
AssemblyRef Indica cuáles son los ensamblados externos a los que se referencia en el módulo. De cada uno se indica cuál es su nombre de fichero (sin extensión), versión, idioma y marca de clave pública.
ModuleRef Indica cuáles son los otros módulos del mismo ensamblado a los que referencia el módulo. De cada uno se indica cuál es su nombre de fichero.
TypeRef Indica cuáles son los tipos externos a los que se referencia en el módulo. De cada uno se indica cuál es su nombre y, según donde estén definidos, una referencia a la posición adecuada en la tabla AssemblyRef o en la tabla ModuleRef.
MemberRef Indican cuáles son los miembros definidos externamente a los que se referencia en el módulo. Estos miembros pueden ser campos, métodos, propiedades o eventos; y de cada uno de ellos se almacena información sobre su nombre y signatura, así como una referencia a la posición de la tabla TypeRef donde se almacena información relativa al tipo del que es miembro.

Tabla 1: Principales tablas de metadatos

Nótese que el significado de los metadatos es similar al de otras tecnologías previas a la plataforma .NET como lo son los ficheros IDL. Sin embargo, los metadatos tienen dos ventajas importantes sobre éstas: contiene más información y siempre se almacenan incrustados en el módulo al que describen, haciendo imposible la separación entre ambos. Además, como se verá más adelante, es posible tanto consultar los metadatos de cualquier módulo a través de las clases del espacio de nombres System.Reflection de la BCL como añadirles información adicional mediante atributos (se verá más adelante)

. Ensamblados

Un ensamblado es una agrupación lógica de uno o más módulos o ficheros de recursos (ficheros .GIF, .HTML, etc.) que se engloban bajo un nombre común. Un programa puede acceder a información o código almacenados en un ensamblado sin tener porqué sabe cuál es el fichero en concreto donde se encuentran, por lo que los ensamblados nos permiten abstraernos de la ubicación física del código que ejecutemos o de los recursos que usemos. Por ejemplo, podemos incluir todos los tipos de una aplicación en un mismo ensamblado pero colocando los más frecuentemente usados en un cierto módulo y los menos usados en otro, de modo que sólo se descarguen de Internet los últimos si es que se van a usar.

Todo ensamblado contiene un manifiesto, que son metadatos con información sobre las características del ensamblado. Este manifiesto puede almacenarse cualquiera de los módulos que formen el ensamblado o en uno específicamente creado para ello, caso éste último necesario cuando es un ensamblado satélite (sólo contiene recursos)

Las principales tablas incluidas en los manifiestos son las siguientes:

Tabla Descripción
AssemblyDef Define las características del ensamblado. Consta de un único elemento que almacena el nombre del ensamblado sin extensión, versión, idioma, clave pública y tipo de algoritmo de dispersión usado para hallar los valores de dispersión de la tabla FileDef.
FileDef Define cuáles son los archivos que forman el ensamblado. De cada uno se da su nombre y valor de dispersión. Nótese que sólo el módulo que contiene el manifiesto sabrá qué ficheros que forman el ensamblado, pero el resto de ficheros del mismo no sabrán si pertenecen o no a un ensamblado (no contienen metadatos que les indique si pertenecen a un ensamblado)
ManifestResourceDef Define las características de los recursos incluidos en el módulo. De cada uno se indica su nombre y modificadores de acceso. Si es un recurso incrustado se indica dónde empieza dentro del PE que lo contiene, y si es un fichero independiente se indica cuál es el elemento de la tabla FileDef correspondiente a dicho fichero.
ExportedTypesDef Indica cuáles son los tipos definidos en el ensamblado y accesibles desde fuera del mismo. Para ahorrar espacio sólo recogen los que no pertenezcan al módulo donde se incluye el manifiesto, y de cada uno se indica su nombre, la posición en la tabla FileDef del fichero donde se ha implementado y la posición en la tabla TypeDef correspondiente a su definición.
AssemblyProccesorDef Indica en qué procesadores se puede ejecutar el ensamblado, lo que puede ser útil saberlo si el ensamblado contiene módulos con código nativo (podría hacerse usando C++ con extensiones gestionadas) Suele estar vacía, lo que indica que se puede ejecutar en cualquier procesador; pero si estuviese llena, cada elemento indicaría un tipo de procesador admitido según el formato de identificadores de procesador del fichero WinNT.h incluido con Visual Studio.NET (por ejemplo, 586 = Pentium, 2200 = Arquitectura IA64, etc.)
AssemblyOSDef Indica bajo qué sistemas operativos se puede ejecutar el ensamblado, lo que puede ser útil si contiene módulos con tipos o métodos disponibles sólo en ciertos sistemas. Suele estar vacía, lo que indica que se puede ejecutar en cualquier procesador; pero si estuviese llena, indicaría el identificador de cada uno de los sistemas admitidos siguiendo el formato del WinNT.h de Visual Studio.NET (por ejemplo, 0 = familia Windows 9X, 1 = familia Windows NT, etc.) y el número de la versión del mismo a partir de la que se admite.

Tabla 2:Principales tablas de un manifiesto

Para asegurar que no se haya alterado la información de ningún ensamblado se usa el criptosistema de clave pública RSA. Lo que se hace es calcular el código de dispersión SHA-1 del módulo que contenga el manifiesto e incluir tanto este valor cifrado con RSA (firma digital) como la clave pública necesaria para descifrarlo en algún lugar del módulo que se indicará en la cabecera de CLR. Cada vez que se vaya a cargar en memoria el ensamblado se calculará su valor de dispersión de nuevo y se comprobará que es igual al resultado de descifrar el original usando su clave pública. Si no fuese así se detectaría que se ha adulterado su contenido.

Para asegurar también que los contenidos del resto de ficheros que formen un ensamblado no hayan sido alterados lo que se hace es calcular el código de dispersión de éstos antes de cifrar el ensamblado y guardarlo en el elemento correspondiente a cada fichero en la tabla FileDef del manifiesto. El algoritmo de cifrado usado por defecto es SHA-1, aunque en este caso también se da la posibilidad de usar MD5. En ambos casos, cada vez que se accede al fichero para acceder a un tipo o recurso se calculará de nuevo su valor de dispersión y se comprobará que coincida con el almacenado en FileDef.

Dado que las claves públicas son valores que ocupan muchos bytes (2048 bits), lo que se hace para evitar que los metadatos sean excesivamente grandes es no incluir en las referencias a ensamblados externos de la tabla AssemblyRef las claves públicas de dichos ensamblados, sino sólo los 64 últimos bits resultantes de aplicar un algoritmo de dispersión a dichas claves. A este valor recortado se le llama marca de clave pública.

Hay dos tipos de ensamblados: ensamblados privados y ensamblados compartidos. Los privados se almacenan en el mismo directorio que la aplicación que los usa y sólo puede usarlos ésta, mientras que los compartidos se almacenan en un caché de ensamblado global (GAC) y pueden usarlos cualquiera que haya sido compilada referenciándolos.

Los compartidos han de cifrase con RSA ya que lo que los identifica es en el GAC es su nombre (sin extensión) más su clave pública, lo que permite que en el GAC puedan instalarse varios ensamblados con el mismo nombre y diferentes claves públicas. Es decir, es como si la clave pública formase parte del nombre del ensamblado, razón por la que a los ensamblados así cifrados se les llama ensamblados de nombre fuerte. Esta política permite resolver los conflictos derivados de que se intente instalar en un mismo equipo varios ensamblados compartidos con el mismo nombre pero procedentes de distintas empresas, pues éstas tendrán distintas claves públicas.

También para evitar problemas, en el GAC se pueden mantener múltiples versiones de un mismo ensamblado. Así, si una aplicación fue compilada usando una cierta versión de un determinado ensamblado compartido, cuando se ejecute sólo podrá hacer uso de esa versión del ensamblado y no de alguna otra más moderna que se hubiese instalado en el GAC. De esta forma se soluciona el problema del infierno de las DLL comentado al principio del tema.

En realidad es posible modificar tanto las políticas de búsqueda de ensamblados (por ejemplo, para buscar ensamblados privados fuera del directorio de la aplicación) como la política de aceptación de ensamblados compartidos (por ejemplo, para que se haga automáticamente uso de las nuevas versiones que se instalen de DLLs compartidas) incluyendo en el directorio de instalación de la aplicación un fichero de configuración en formato XML con las nuevas reglas para las mismas. Este fichero ha de llamarse igual que el ejecutable de la aplicación pero ha de tener extensión .cfg.

. Librería de clase base (BCL)

La Librería de Clase Base (BCL) es una librería incluida en el .NET Framework formada por cientos de tipos de datos que permiten acceder a los servicios ofrecidos por el CLR y a las funcionalidades más frecuentemente usadas a la hora de escribir programas. Además, a partir de estas clases prefabricadas el programador puede crear nuevas clases que mediante herencia extiendan su funcionalidad y se integren a la perfección con el resto de clases de la BCL. Por ejemplo, implementando ciertos interfaces podemos crear nuevos tipos de colecciones que serán tratadas exactamente igual que cualquiera de las colecciones incluidas en la BCL.

Esta librería está escrita en MSIL, por lo que puede usarse desde cualquier lenguaje cuyo compilador genere MSIL. A través de las clases suministradas en ella es posible desarrollar cualquier tipo de aplicación, desde las tradicionales aplicaciones de ventanas, consola o servicio de Windows NT hasta los novedosos servicios Web y páginas ASP.NET. Es tal la riqueza de servicios que ofrece que puede crearse lenguajes que carezcan de librería de clases propia y sólo usen la BCL -como C#.

Dado la amplitud de la BCL, ha sido necesario organizar las clases en ella incluida en espacios de nombres que agrupen clases con funcionalidades similares. Por ejemplo, los espacios de nombres más usados son:

Espacio de nombres Utilidad de los tipos de datos que contiene
System Tipos muy frecuentemente usados, como los los tipos básicos, tablas, excepciones, fechas, números aleatorios, recolector de basura, entrada/salida en consola, etc.
System.Collections Colecciones de datos de uso común como pilas, colas, listas, diccionarios, etc.
System.Data Manipulación de bases de datos. Forman la denominada arquitectura ADO.NET.
System.IO Manipulación de ficheros y otros flujos de datos.
System.Net Realización de comunicaciones en red.
System.Reflection Acceso a los metadatos que acompañan a los módulos de código.
System.Runtime.Remoting Acceso a objetos remotos.
System.Security Acceso a la política de seguridad en que se basa el CLR.
System.Threading Manipulación de hilos.
System.Web.UI.WebControls Creación de interfaces de usuario basadas en ventanas para aplicaciones Web.
System.Winforms Creación de interfaces de usuario basadas en ventanas para aplicaciones estándar.
System.XML Acceso a datos en formato XML.

Tabla 3: Espacios de nombres de la BCL más usados

. Common Type System (CTS)

El Common Type System (CTS) o Sistema de Tipo Común es el conjunto de reglas que han de seguir las definiciones de tipos de datos para que el CLR las acepte. Es decir, aunque cada lenguaje gestionado disponga de sus propia sintaxis para definir tipos de datos, en el MSIL resultante de la compilación de sus códigos fuente se ha de cumplir las reglas del CTS. Algunos ejemplos de estas reglas son:

  • Cada tipo de dato puede constar de cero o más miembros. Cada uno de estos miembros puede ser un campo, un método una propiedad o un evento.
  • No puede haber herencia múltiple, y todo tipo de dato ha de heredar directa o indirectamente de System.Object.
  • Los modificadores de acceso admitidos son:
Modificador Código desde el que es accesible el miembro
public Cualquier código
private Código del mismo tipo de dato
family Código del mismo tipo de dato o de hijos de éste.
assembly Código del mismo ensamblado
family and assembly Código del mismo tipo o de hijos de éste ubicado en el mismo ensamblado
family or assembly Código del mismo tipo o de hijos de éste, o código ubicado en el mismo ensamblado

Tabla 4: Modificadores de acceso a miembros admitidos por el CTS

. Common Language Specification (CLS)

El Common Language Specification (CLS) o Especificación del Lenguaje Común es un conjunto de reglas que han de seguir las definiciones de tipos que se hagan usando un determinado lenguaje gestionado si se desea que sean accesibles desde cualquier otro lenguaje gestionado. Obviamente, sólo es necesario seguir estas reglas en las definiciones de tipos y miembros que sean accesibles externamente, y no la en las de los privados. Además, si no importa la interoperabilidad entre lenguajes tampoco es necesario seguirlas. A continuación se listan algunas de reglas significativas del CLS:

  • Los tipos de datos básicos admitidos son bool, char, byte, short, int, long, float, double, string y object Nótese pues que no todos los lenguajes tienen porqué admitir los tipos básicos enteros sin signo o el tipo decimal como lo hace C#.
  • Las tablas han de tener una o más dimensiones, y el número de dimensiones de cada tabla ha de ser fijo. Además, han de indexarse empezando a contar desde 0.
  • Se pueden definir tipos abstractos y tipos sellados. Los tipos sellados no pueden tener miembros abstractos.
  • Las excepciones han de derivar de System.Exception, los delegados de System.Delegate, las enumeraciones de System.Enum, y los tipos por valor que no sean enumeraciones de System.ValueType.
  • Los métodos de acceso a propiedades en que se traduzcan las definiciones get/set de éstas han de llamarse de la forma get_X y set_X respectivamente, donde X es el nombre de la propiedad; los de acceso a indizadores han de traducirse en métodos get_Item y setItem; y en el caso de los eventos, sus definiciones add/remove han de traducirse en métodos de add_X y remove_X.
  • En las definiciones de atributos sólo pueden usarse enumeraciones o datos de los siguientes tipos: System.Type, string, char, bool, byte, short, int, long, float, double y object.
  • En un mismo ámbito no se pueden definir varios identificadores cuyos nombres sólo difieran en la capitalización usada. De este modo se evitan problemas al acceder a ellos usando lenguajes no sensibles a mayúsculas.
  • Las enumeraciones no pueden implementar interfaces, y todos sus campos han de ser estáticos y del mismo tipo. El tipo de los campos de una enumeración sólo puede ser uno de estos cuatro tipos básicos: byte, short, int o long.

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