программирование. Руководство su P# a n Reference в herbert schildt полное руководство с 0 герберт шилдт
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
ГЛАВА 14 Применение средств ввода‑вывода В примерах программ, приводившихся в предыдущих главах, уже применялись отдельные части системы ввода‑вывода в С#, например метод Console. WriteLine (), но делалось это без каких‑либо формальных пояснений. Система ввода‑вывода основана в C# на иерархии классов, поэтому ее функции и особенности нельзя было представлять до тех пор, пока не были рассмотрены классы, наследование и исключения. А теперь настал черед и для ввода‑вывода. В C# применяется система ввода‑вывода и классы, определенные в среде .NET Framework, и поэтому рассмотрение ввода‑вывода в этом языке относится ко всей системе ввода‑вывода среды .NET в целом. В этой главе речь пойдет о средствах консольного и файлового ввода‑вывода. Следует, однако, сразу же предупредить, что система ввода‑вывода в C# довольно обширна. Поэтому в этой главе рассматриваются лишь самые важные и наиболее часто используемые ее средства. Организация системы ввода‑вывода в C# на потоках Ввод‑вывод в программах на C# осуществляется посредством потоков. Поток – это некая абстракция производства или потребления информации. С физическим устройством поток связывает система ввода‑вывода. Все потоки действуют одинаково – даже если они связаны с разными физическими устройствами. Поэтому классы и методы ввода‑вывода могут применяться к самым разным типам устройств. Например, методами вывода на консоль можно пользоваться и для вывода в файл на диске. Байтовые и символьные потоки На самом низком уровне ввод‑вывод в C# осуществляется байтами. И делается это потому, что многие устройства ориентированы на операции ввода‑вывода отдельными байтами. Но человеку больше свойственно общаться символами. Напомним, что в C# тип char является 16‑разрядным, а тип byte – 8‑разрядным. Так, если в целях ввода‑вывода используется набор символов в коде ASCII, то для преобразования типа char в тип byte достаточно отбросить старший байт значения типа char. Но это не годится • для набора символов в уникоде (Unicode), где символы требуется представлять двумя, а то и больше байтами. Следовательно, байтовые потоки не совсем подходят для организации ввода‑вывода отдельными символами. С целью разрешить это затруднение в среде .NET Framework определено несколько классов, выполняющих превращение байтового потока в символьный с автоматическим преобразованием типа byte в тип char и обратно. Встроенные потоки Для всех программ, в которых используется пространство имен System, доступны встроенные потоки, открывающиеся с помощью свойств Console. In, Console.Out и Console.Error. В частности, свойство Console.Out связано со стандартным потоком вывода. По умолчанию это поток вывода на консоль. Так, если вызывается метод Console .WriteLine () , информация автоматически передается свойству Console . Out. Свойство Console. In связано со стандартным потоком ввода, который по умолчанию осуществляется с клавиатуры. А свойство Console.Error связано со стандартным потоком сообщений об ошибках, которые по умолчанию также выводятся на консоль. Но эти потоки могут быть переадресованы на любое другое совместимое устройство ввода‑вывода. Стандартные потоки являются символьными. Поэтому в эти потоки выводятся и вводятся из них символы. Классы потоков В среде .NET Framework определены классы как для байтовых, так и для символьных потоков. Но на самом деле классы символьных потоков служат лишь оболочками для превращения заключенного в них байтового потока в символьный, автоматически выполняя любые требующиеся преобразования типов данных. Следовательно, символьные потоки основываются на байтовых, хотя они и разделены логически. Основные классы потоков определены в пространстве имен System. 10. Для того чтобы воспользоваться этими классами, как правило, достаточно ввести приведенный ниже оператор в самом начале программы. using System.10; Пространство имен System. 10 не указывается для консольного ввода‑вывода потому, что для него определен класс Console в пространстве имен System. Класс Stream ' Основным для потоков является класс System. 10. Stream. Он представляет байтовый поток и является базовым для всех остальных классов потоков. Кроме того, он является абстрактным классом, а это означает, что получить экземпляр объекта класса Stream нельзя. В классе Stream определяется ряд операций со стандартными потоками, представленных соответствующими методами. В табл. 14.1 перечислен ряд наиболее часто используемых методов, определенных в классе Stream. Таблица 14.1. Некоторые методы, определенные в классе stream Метод Описание void Close () Закрывает поток void Flush() Выводит содержимое потока на физическое устройство int ReadByte() Возвращает целочисленное представление следующего байта, доступного для ввода из потока. При обнаружении конца файла возвращает значение ‑1 int Read(byte [] buffer, Делает попытку ввести count байтов в массив int offset, int count) buffer, начиная с элемента buffer[offset]. Возвращает количество успешно введенных байтов long Seek(long offset, Устанавливает текущее положение в потоке по указан SeekOrigin origin) ному смещению offset относительно заданного начала отсчета origin. Возвращает новое положение в потоке void WriteByte(byte value) Выводит один байт в поток вывода void Write(byte []buffer, Выводит подмножество count байтов из массива int offset, buffer , начиная с элемента buffer'i offset] . Воз int count) вращает количество выведенных байтов Некоторые из методов, перечисленных в табл. 14.1, генерируют исключение IOException при появлении ошибки ввода‑вывода. Если же предпринимается попытка выполнить неверную операцию, например вывести данные в поток, предназначенный только для чтения, то генерируется исключение NotSupportedException. Кроме того, могут быть сгенерированы и другие исключения – все зависит от конкретного метода. Следует заметить, что в классе Stream определены методы для ввода (или чтения) и вывода (или записи) данных. Но не все потоки поддерживают обе эти операции, поскольку поток можно открывать только для чтения или только для записи. Кроме того, не все потоки поддерживают запрос текущего положения в потоке с помощью метода Seek (). Для того чтобы определить возможности потока, придется воспользоваться одним, а то и несколькими свойствами класса Stream. Эти свойства перечислены в табл. 14.2 наряду со свойствами Length и Position, содержащими длину потока и текущее положение в нем. Таблица 14.2. Свойства, определенные в классе Stream Свойство Описание bool CanRead bool CanSeek Принимает значение true, если из потока можно ввести данные. Доступно только для чтения Принимает значение true, если поток поддерживает запрос текущего положения в потоке. Доступно только для чтения Свойство Описание bool CanWrite Принимает значение true, если в поток можно вывести данные. До ступно только для чтения long Length Содержит длину потока. Доступно только для чтения long Position Представляет текущее положение в потоке. Доступно как для чтения, так и для записи int ReadTimeout Представляет продолжительность времени ожидания в операциях ввода. Доступно как для чтения, так и для записи int' WriteTimeout Представляет продолжительность времени ожидания в операциях вывода. Доступно как для чтения, так и для записи Классы байтовых потоков Производными от класса Stream являются несколько конкретных классов байтовых потоков. Эти классы определены в пространстве имен System. 10 и перечислены ниже. Класс потока Описание BufferedStream Заключает в оболочку байтовый поток и добавляет буфериза цию. Буферизация, как правило, повышает производительность FileStream Байтовый поток, предназначенный для файлового ввода‑ вывода MemoryStream Байтовый поток, использующий память для хранения данных UnmanagedMemoryStream Байтовый поток, использующий неуправляемую память для хранения данных В среде NET Framework поддерживается также ряд других конкретных классов потоков, в том числе для ввода‑вывода в сжатые файлы, сокеты и каналы. Кроме того, можно создать свои собственные производные классы потоков, хотя для подавляющего числа приложений достаточно и встроенных потоков. Классы‑оболочки символьных потоков Для создания символьного потока достаточно заключить байтовый поток в один из классов‑оболочек символьных потоков. На вершине иерархии классов символьных потоков находятся абстрактные классы TextReader и TextWriter. Так, класс TextReader организует ввод, а класс TextWriter – вывод. Методы, определенные в обоих этих классах, доступны для всех их подклассов. Они образуют минимальный набор функций ввода‑вывода, которыми должны обладать все символьные потоки. В табл. 14.3 перечислены методы ввода, определенные в классе TextReader. В целом, эти методы способны генерировать исключение IOException при появлении ошибки ввода, а некоторые из них – исключения других типов. Особый интерес вызывает метод ReadLine (), предназначенный для ввода целой текстовой строки, возвращая ее в виде объекта типа string. Этот метод удобен для чтения входных данных, содержащих пробелы. В классе TextReader имеется также метод Close (), определяемый следующим образом. Этот метод закрывает считывающий поток и освобождает его ресурсы. В классе TextWriter определены также варианты методов Write () и WriteLine (), предназначенные для вывода данных всех встроенных типов. Ниже в качестве примера перечислены лишь некоторые из перегружаемых вариантов этих методов. virtual void Close() virtual void Flush() Метод Flush () организует вывод в физическую среду всех данных, оставшихся в выходном буфере. А метод Close () закрывает записывающий поток и освобождает его ресурсы. Классы TextReader и TextWriter реализуются несколькими классами символьных потоков, включая и те, что перечислены ниже. Следовательно, в этих классах потоков предоставляются методы и свойства, определенные в классах TextReader и TextWriter. Двоичные потоки Помимо классов байтовых и символьных потоков, имеются еще два класса двоичных потоков, которые могут служить для непосредственного ввода и вывода двоичных данных – BinaryReader и BinaryWriter. Подробнее о них речь пойдет далее в этой главе, когда дойдет черед до файлового ввода‑вывода. А теперь, когда представлена общая структура системы ввода‑вывода в С#, отведем оставшуюся часть этой главы более подробному рассмотрению различных частей данной системы, начиная с консольного ввода‑вывода. Консольный ввод‑вывод Консольньгй ввод‑вывод осуществляется с помощью стандартных потоков, представленных свойствами Console. In, Console. Out и Console. Error. Примеры консольного ввода‑вывода были представлены еще в главе 2, поэтому он должен быть вам уже знаком. Как будет показано ниже, он обладает и рядом других дополнительных возможностей. Но прежде следует еще раз подчеркнуть, что большинство реальных приложений C# ориентированы не на консольный ввод‑вывод в текстовом виде, а на графический оконный интерфейс для взаимодействия с пользователем, или же они представляют собой программный код, используемый на стороне сервера. Поэтому часть системы ввода‑вывода, связанная с консолью, не находит широкого практического применения. И хотя программы, ориентированные на текстовый ввод‑вывод, отлично подходят в качестве учебных примеров, коротких сервйсньгх программ или определенного рода программных компонентов, для большинства реальных приложений они не годятся. Чтение данных из потока ввода с консоли Поток Console. In является экземпляром объекта класса TextReader, и поэтому для доступа к нему могут быть использованы методы и свойства, определенные в классе TextReader. Но для этой цели чаще все же используются методы, предоставляемые классом Console, в котором автоматически организуется чтение данных из потока Console. In. В классе Console определены три метода ввода. Два первых метода, Read ( ) и ReadLine (), были доступны еще в версии .NET Framework 1.0. А третий метод, ReadKey (), был добавлен в версию 2.0 этой среды. Для чтения одного символа служит приведенный ниже метод Read (). static int Read() Метод Read () возвращает очередной символ, считанный с консоли. Он ожидает до тех пор, пока пользователь не нажмет клавишу, а затем возвращает результат. Возвращаемый символ относится к типу int и поэтому должен быть приведен к типу char. Если при вводе возникает ошибка, то метод Read () возвращает значение ‑1. Этот метод сгенерирует исключение IOException при неудачном исходе операции ввода. Ввод с консоли с помощью метода Read () буферизуется построчно, поэтому пользователь должен нажать клавишу Ниже приведен пример программы, в которой метод Read () используется для считывания символа, введенного с клавиатуры. // Считать символ, введенный с клавиатуры. using System; class КЫп { static void Main() { char ch; Console.Write("Нажмите клавишу, а затем – ch = (char) Console.Read(); // получить значение типа char Console.WriteLine("Вы нажали клавишу: " + ch) ; } } Вот, например, к какому результату может привести выполнение этой программы. Нажмите клавишу, а затем – Необходимость буферизировать построчно ввод, осуществля^емый с консоли посредством метода Read () , иногда может быть досадным препятствием. Ведь при нажатии клавиши static string ReadLine() Символы считываются методом ReadLine () до тех пор, пока пользователь не нажмет клавишу объекта типа string. Кроме того, он сгенерирует исключение IOException при неудачном исходе операции ввода. Ниже приведен пример программы, в которой демонстрируется чтение строки из потока Console . In с помощью метода ReadLine (). // Ввод с консоли с помощью метода ReadLine(). using System; class ReadString { static void Main() { string str; Console.WriteLine("Введите несколько символов."); str = Console.ReadLine(); Console.WriteLine("Вы ввели: " + str); } } Выполнение этой программы может привести, например, к следующему результату. Введите несколько символов. Это просто тест. Вы ввели: Это просто тест. Итак, для чтения данных из потока Console. In проще всего воспользоваться методами класса Console. Но для этой цели можно обратиться и к методам базового класса TextReader. В качестве примера ниже приведен переделанный вариант предыдущего примера программы, в котором используется метод Rea.dLine () , определенный в классе TextReader. // Прочитать введенную с клавиатуры строку // непосредственно из потока Console.In. using System; class ReadChars2 { static void Main() { string str; Console.WriteLine("Введите несколько символов."); str = Console.In.ReadLine(); // вызвать метод ReadLine() класса TextReader Console.WriteLine("Вы ввели: " + str); } } Обратите внимание на то, что метод ReadLine () теперь вызывается непосредственно для потока Console . In. Поэтому если требуется доступ к методам, определенным в классе TextReader, который является базовым для потока Console. In, то подобные методы вызываются так, как было показано в приведенном выше примере. Применение метода ReadKey () |