🗊Презентация Организация С#-системы ввода-вывода

Организация С#-системы ввода-вывода

С#-программы выполняют операции ввода-вывода посредством потоков, которые построены на иерархии классов. Поток (stream) — это абстракция, которая генерирует и принимает данные. С помощью потока можно читать данные из различных источников (клавиатура, файл) и записывать в различные источники (принтер, экран, файл).

Центральную часть потоковой С#-системы - класс Stream пространства имен System.IO. Центральную часть потоковой С#-системы - класс Stream пространства имен System.IO. Класс Stream представляет байтовый поток и является базовым для всех остальных потоковых классов. Из класса Stream выведены байтовые классы потоков : FileStream - байтовый поток, разработанный для файлового ввода-вывода BufferedStream - заключает в оболочку байтовый поток и добавляет буферизацию (часто увеличивает производительность программы); MemoryStream - байтовый поток, который использует память для хранения данных. Программист может вывести собственные потоковые классы.

Байтовый поток Чтобы создать байтовый поток, связанный с файлом, создается объект класса FileStream   FileStream(string filename, FileMode mode) // конструктор, который открывает поток для // чтения и/или записи   где: параметр filename определяет имя файла, с которым будет связан поток ввода-вывода данных (либо полный путь к файлу, либо имя файла, который находится в папке bin/debug проекта). параметр mode определяет режим открытия файла, который может принимать одно из возможных значений, определенных перечислением FileMode: FileMode.Append - добавления данных в конец файла; FileMode.Create –создание нового файла, при этом если существует файл с таким же именем, то он будет предварительно удален; FileMode.CreateNew - создание нового файла, при этом файл с таким же именем не должен существовать; FileMоde.Open - открытие существующего файла; FileMode.ОpenOrCreate - если файл существует, то открывает его, в противном случае создает новый FileMode.Truncate - открывает существующий файл, но усекает его длину до нуля

Если попытка открыть файл оказалась неуспешной, то генерируется одно из исключений: Если попытка открыть файл оказалась неуспешной, то генерируется одно из исключений: FileNotFoundException - файл невозможно открыть по причине его отсутствия, IOException - файл невозможно открыть из-за ошибки ввода-вывода, ArgumentNullException - имя файла представляет собой null-значение, ArgumentException - некорректен параметр mode, SecurityException - пользователь не обладает правами доступа, DirectoryNotFoundException - некорректно задан каталог.

Байтовый поток Другая версия конструктора ограничивает доступ только чтением или только записью:   FileStream(string filename, FileMode mode, FileAccess how)   где: параметры filename и mode имеют то же назначение, что и в предыдущей версии конструктора; параметр how, определяет способ доступа к файлу и может принимать одно из значений, определенных перечислением FileAccess: FileAccess.Read – только чтение; FileAccess.Write – только запись; FileAccess.ReadWrite - и чтение, и запись. После установления связи байтового потока с физическим файлом внутренний указатель потока устанавливается на начальный байт файла.

Метод ReadByte() и WriteByte() Для чтения очередного байта из потока, связанного с физическим файлом, используется метод ReadByte(). После прочтения очередного байта внутренний указатель перемещается на следующий байт файла. Если достинут конец файла, то метод ReadByte() возвращает значение -1. Для побайтовой записи данных в поток используется метод WriteByte(). По завершении работы с файлом его необходимо закрыть (метод Close ()). При закрытии файла освобождаются системные ресурсы, ранее выделенные для этого файла, что дает возможность использовать их для работы с другими файлами.

/*использование класса FileStream, для копирования одного файла в другой, текстовый файл text.txt находиться в папке bin/debug текущего проекта*/ /*использование класса FileStream, для копирования одного файла в другой, текстовый файл text.txt находиться в папке bin/debug текущего проекта*/ using System; using System.Text; using System.IO; //для работы с потоками namespace ConsoleApplication1{ class Program { static void Main() { try { FileStream fileIn = new FileStream("text.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read); FileStream fileOut = new FileStream("newText.txt", FileMode.Create, FileAccess.Write); int i; while ((i = fileIn.ReadByte()) != -1) { //запись очередного файла в поток, связанный с файлом fIleOut fileOut.WriteByte((byte)i); } fileIn.Close(); fileOut.Close(); } catch (Exception EX) { Console.WriteLine(EX.Message); } } } }

Символьный поток Создание символьного потока: помещаем объект класса Stream (например, FileStream) «внутрь» объекта класса StreamWriter или объекта класса StreamReader (байтовый поток будет автоматически преобразовываться в символьный) Класс StreamWriter предназначен для организации выходного символьного потока. В нем определено несколько конструкторов. Один из них записывается следующим образом:    StreamWriter(Stream stream); Где stream определяет имя уже открытого байтового потока. StreamWriter fileOut=new StreamWriter(new FileStream("text.txt", FileMode.Create, FileAccess.Write));   Этот конструктор генерирует исключение : ArgumentException, если поток не открыт для вывода, ArgumentNullException, если поток имеет null-значение.

Символьный поток   Другой вид конструктора позволяет открыть поток сразу через обращения к файлу:   StreamWriter(string name);   где параметр name определяет имя открываемого файла. StreamWriter fileOut=new StreamWriter("c:\temp\t.txt");   И еще один вариант конструктора StreamWriter:   StreamWriter(string name, bool appendFlag);   где параметр name определяет имя открываемого файла; параметр appendFlag может принимать значение true – если нужно добавлять данные в конец файла, или false – если файл необходимо перезаписать.   StreamWriter fileOut=new StreamWriter("t.txt", true);   Для записи данных в поток fileOut можно обратиться к методу WriteLine:   fileOut.WriteLine("test");   //В конец файла t.txt будет дописано слово test

Символьный поток Класс StreamReader предназначен для организации входного символьного потока Один из конструкторов:   StreamReader(Stream stream);   где параметр stream определяет имя уже открытого байтового потока. Этот конструктор генерирует исключение - ArgumentException, если поток stream не открыт для ввода. Например:   StreamReader fileIn = new StreamReader(new FileStream("text.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read));   У класса StreamReader есть другой вид конструктора (позволяет открыть файл напрямую):   StreamReader (string name);   где параметр name определяет имя открываемого файла. Обратиться к данному конструктору можно:   StreamReader fileIn=new StreamReader ("c:\temp\t.txt");

Символьный поток В C# символы реализуются кодировкой Unicode, для того, чтобы можно было обрабатывать текстовые файлы, содержащие русский символы, рекомендуется вызывать следующий вид конструктора StreamReader:   StreamReader fileIn=new StreamReader ("c:\temp\t.txt", Encoding.GetEncoding(1251));   Параметр Encoding.GetEncoding(1251) - будет выполняться преобразование из кода Windows-1251 (одна из модификаций кода ASCII, содержащая русские символы) в Unicode. Encoding.GetEncoding(1251) реализован в пространстве имен System.Text. Для чтения данных из потока fileIn можно воспользоваться методом ReadLine (если будет достигнут конец файла, то метод ReadLine вернет значение null).

/*данные из одного файла копируются в другой, с использованием классов StreamWriter и StreamReader*/   static void Main() { StreamReader fileIn = new StreamReader("text.txt", Encoding.GetEncoding(1251)); StreamWriter fileOut=new StreamWriter("newText.txt", false); string line; while ((line=fileIn.ReadLine())!=null) //пока поток не пуст { fileOut.WriteLine(line); } fileIn.Close(); fileOut.Close(); }

/*использование регулярных выражений для поиска заданных фрагментов текста в файле*/ /*использование регулярных выражений для поиска заданных фрагментов текста в файле*/   using System; using System.Text; using System.IO; using System.Text.RegularExpressions; namespace ConsoleApplication1 { class Program { static void Main() { StreamReader fileIn = new StreamReader("text.txt"); StreamWriter fileOut = new StreamWriter("newText.txt", false); string text = fileIn.ReadToEnd(); Regex r = new Regex(@"[-+]?\d+"); Match integer = r.Match(text); while (integer.Success) { fileOut.WriteLine(integer); integer = integer.NextMatch(); } fileIn.Close(); fileOut.Close(); } } }

Двоичные потоки Двоичные файлы хранят данные в том же виде, в котором они представлены в оперативной памяти (во внутреннем представлении). Двоичные файлы не применяются для просмотра человеком, они используются только для программной обработки. Выходной поток BinaryWriter поддерживает произвольный доступ, т.е. имеется возможность выполнять запись в произвольную позицию двоичного файла.

Методы потока BinaryWriter:

Методы выходного потока BinaryReader:

/*Двоичный поток открывается на основе базового протока (например, FileStream), при этом двоичный поток будет преобразовывать байтовый поток в значения int-, double-, short- и т.д. */ /*Двоичный поток открывается на основе базового протока (например, FileStream), при этом двоичный поток будет преобразовывать байтовый поток в значения int-, double-, short- и т.д. */ //Формирования двоичного файла: static void Main() { //открываем двоичный поток BinaryWriter fOut=new BinaryWriter(new FileStream("t.dat",FileMode.Create)); //записываем данные в двоичный поток for (int i=0; i<=100; i+=2) { fOut.Write(i); } fOut.Close(); //закрываем двоичный поток }

//Просмотр двоичного файла : //Просмотр двоичного файла : static void Main() { FileStream f=new FileStream("t.dat",FileMode.Open); BinaryReader fIn=new BinaryReader(f); long n=f.Length/4; //определяем количество чисел в двоичном потоке int a; for (int i=0; i<n; i++) { a=fIn.ReadInt32(); Console.Write(a+" "); } fIn.Close(); f.Close(); }

Двоичные файлы являются файлами с произвольным доступом, при этом нумерация элементов в двоичном файле ведется с нуля. Двоичные файлы являются файлами с произвольным доступом, при этом нумерация элементов в двоичном файле ведется с нуля. Произвольный доступ обеспечивает метод Seek.   Seek(long newPos, SeekOrigin pos)   где параметр newPos определяет новую позицию внутреннего указателя файла в байтах относительно исходной позиции указателя, которая определяется параметром pos.

Параметр pos должен быть задан одним из значений перечисления SeekOrigin:

//организация произвольного доступа к двоичному файлу (на примере файла t.dat): //организация произвольного доступа к двоичному файлу (на примере файла t.dat): static void Main() { //изменение данных в двоичном потоке FileStream f=new FileStream("t.dat",FileMode.Open); BinaryWriter fOut=new BinaryWriter(f); long n=f.Length; //определяем количество байт в байтовом потоке int a; for (int i=0; i<n; i+=8) //сдвиг на две позиции, т.к. тип int занимает 4 байта { fOut.Seek(i,SeekOrigin.Begin); fOut.Write(0); } fOut.Close(); //чтение данных из двоичного потока f=new FileStream("t.dat",FileMode.Open); BinaryReader fIn=new BinaryReader(f); n=f.Length/4; //определяем количество чисел в двоичном потоке for (int i=0; i<n; i++) { a=fIn.ReadInt32(); Console.Write(a+" "); } fIn.Close(); f.Close(); }

/*Поток BinaryReader не имеет метода Seek, однако используя возможности потока FileStream можно организовать произвольный доступ при чтении двоичных файлов:*/ /*Поток BinaryReader не имеет метода Seek, однако используя возможности потока FileStream можно организовать произвольный доступ при чтении двоичных файлов:*/   static void Main() { //Записываем в файл t.dat целые числа от 0 до 100 FileStream f=new FileStream("t.dat",FileMode.Open); BinaryWriter fOut=new BinaryWriter(f); for (int i=0; i<100; ++i) { fOut.Write(i);; } fOut.Close(); //Объекты f и fIn связаны с одним и тем же файлом f=new FileStream("t.dat",FileMode.Open); BinaryReader fIn=new BinaryReader(f); long n=f.Length; //определяем количество байт потоке //Читаем данные из файла t.dat, перемещая внутренний указатель на 8 байт, т.е. на два целых числа for (int i=0; i<n; i+=8) { f.Seek(i,SeekOrigin.Begin); int a=fIn.ReadInt32(); Console.Write(a+" "); } fIn.Close(); f.Close(); }

Перенаправление стандартных потоков Тремя стандартными потоками, доступ к которым осуществляется через свойства Console.Out, Console.In, Console.Error, могут пользоваться все программы, работающие в пространстве имен System. Свойство Console.Out относится к стандартному выходному потоку( по умолчанию это консоль). Например, при вызове метода Console.WriteLine() информация автоматически передается в поток Console.Out. Свойство Console.In относится к стандартному входному потоку(по умолчанию –клавиатура). Например, при вводе данных с клавиатуры информация автоматически передается потоку Console.In, к которому можно обратиться с помощью метода Console.ReadLine(). Свойство Console.Error относится к ошибкам в стандартном потоке( источник которого по умолчанию – консоль). Но эти потоки могут быть перенаправлены на любое совместимое устройство ввода-вывода (на работу с физическими файлами)

Перенаправление стандартных потоков Перенаправить стандартный поток можно с помощью методов: SetIn(), SetOut() SetError(), которые являются членами класса Console:   static void SetIn(TextReader input) static void SetOut(TextWriter output) static void SetError(TextWriter output)

class Program { class Program { //перенаправления потоков :двумерный массив вводится из файла input.txt, а выводится в файл output.txt static void Main() { try { int[,] MyArray; StreamReader file = new StreamReader("input.txt"); Console.SetIn(file); // перенаправляем стандартный входной поток на file string line = Console.ReadLine(); string[] mas = line.Split(' '); int n = int.Parse(mas[0]); int m = int.Parse(mas[1]); MyArray = new int[n, m]; for (int i = 0; i < n; i++) { line = Console.ReadLine(); mas = line.Split(' '); for (int j = 0; j < m; j++) { MyArray[i, j] = int.Parse(mas[j]); } } PrintArray("исходный массив:", MyArray, n, m); file.Close(); } catch { Console.WriteLine("Возникла ошибка"); } }  static void PrintArray(string a, int[,] mas, int n, int m) { StreamWriter file=new StreamWriter("output.txt"); // перенаправляем стандартный входной поток на file Console.SetOut(file); Console.WriteLine(a); for (int i = 0; i < n; i++){ for (int j=0; j<m; j++) Console.Write("{0} ", mas[i,j]); Console.WriteLine();} file.Close(); } }

Восстановить исходное состояние потока Console.In можно:   TextWriter str = Console.In; // первоначально сохраняем исходное состояние входного потока … Console.SetIn(str); // при необходимости восстанавливаем исходное состояние входного потока   Так же можно восстановить исходное состояние потока Console.Out:   TextWriter str = Console.Out; // первоначально сохраняем исходное состояние выходного потока … // при необходимости восстанавливаем исходное состояние выходного потока Console.SetOut(str);