Полное руководство. С# 4.0

Потребность в применении ключевого слова checked или unchecked может воз никнуть, в частности, потому, что по умолчанию проверяемое или непроверяемое со стояние переполнения определяется путем установки соответствующего параметра компилятора и настройки самой среды выполнения. Поэтому в некоторых програм мах состояние переполнения лучше проверять явным образом.

ГЛАВА 14. Применение средств ввода-вывода

В примерах программ, приводившихся в предыду щих главах, уже применялись отдельные части си стемы ввода-вывода в С#, например метод Console. WriteLine, но делалось это без каких-либо формальных пояснений. Система ввода-вывода основана в C# на иерар хии 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 фай лового ввода-вывода. Следует, однако, сразу же предупре дить, что система ввода-вывода в C# довольно обширна. По этому 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 посред ством потоков. Поток — это некая абстракция производ ства или потребления информации. С физическим устрой ством 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 С# 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 ор ганизации 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 по током 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 умол чанию осуществляется с клавиатуры. А свойство Console.Error связано со стан дартным 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 символь ных 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, сим вольные потоки основываются на байтовых, хотя они и разделены логически. Основные классы потоков определены в пространстве имен System.IO. Для того чтобы воспользоваться этими классами, как правило, достаточно ввести приведенный ниже оператор в самом начале программы. using System.IO;

Пространство имен System.IO не указывается для консольного ввода-вывода по тому, что для него определен класс Console в пространстве имен System. Класс Stream

Основным для потоков является класс System.IO.Stream. Он представляет бай товый 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 пото ками, представленных соответствующими методами. В табл. 14.1 перечислен ряд наи более 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, int offset, int count) Делает попытку ввести count байтов в массив buffer, начиная с элемента buffer[offset]. Возвращает количество успешно введенных байтов long Seek(long offset, SeekOrigin origin) Устанавливает текущее положение в потоке по указанному 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, int offset, int count) Выводит подмножество count байтов из массива buffer, начиная с элемента buffer[offset]. Возвращает количество выведенных байтов

Некоторые из методов, перечисленных в табл. 14.1, генерируют исключение IOException при появлении ошибки ввода-вывода. Если же предпринимается по пытка выполнить неверную операцию, например вывести данные в поток, предназна ченный только для чтения, то генерируется исключение NotSupportedException. Кроме того, могут быть сгенерированы и другие исключения — все зависит от кон кретного 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 воспользо ваться одним, а то и несколькими свойствами класса Stream. Эти свойства перечисле ны 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 Принимает значение true, если из потока можно ввести данные. Доступно только для чтения bool CanSeek Принимает значение true, если поток поддерживает запрос текущего положения в потоке. Доступно только для чтения bool CanWrite Принимает значение true, если в поток можно вывести данные. Доступно 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.IO и перечислены ниже. Класс потока Описание BufferedStream Заключает в оболочку байтовый поток и добавляет буферизацию. 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 по токов, 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 символь ных 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.