Опубликован: 02.03.2007 | Уровень: специалист | Доступ: свободно | ВУЗ: Российский Государственный Технологический Университет им. К.Э. Циолковского
Лекция 11:
Ввод/вывод
Аннотация: Применительно к обсуждаемым проблемам ввода/вывода в программах на C#, поток – это последовательность байтов, связанная с конкретными устройствами компьютера (дисками, дисплеями, принтерами, клавиатурами) посредством системы ввода/вывода. Подробнее о потоках - в этой лекции
Ключевые слова: поток, ПО, выражение, байт, операции, работ, вывод, net, автоматическое преобразование, Дополнение, механизмы, класс, список, запись, интерфейс, peek, перегруженная функция, очередь, определение, множества, символьная строка, управляемый модуль, место, доступ, standard input, standard output, error stream, связь, информация, функция, output stream, объект, файл, перенаправление потока, ООП, элементарный тип, human-readable, CTS, text, параметр, значение, форматирование, представление, Currency, specified, AS, символьное представление, escape-последовательности, carriage return, строковый, шаблон, фигурные скобки, операнд, операторы, custom, format string, фиксированная запятая, указатель, таблица, Data, formatting, line feed, hexadecimal, FCL, class, library, базовый тип, слово, строка символов, исключение, CLR, enumeration, операционная система, CreateNew
В общем случае понятие ПОТОК — это абстрактное понятие, которое обозначает динамическую изменяющуюся во времени последовательность чего-либо.
Применительно к обсуждаемым проблемам ввода/вывода в программах на C#, поток – это последовательность байтов, связанная с конкретными устройствами компьютера (дисками, дисплеями, принтерами, клавиатурами) посредством системы ввода/вывода.
Система ввода/вывода обеспечивает для программиста стандартные и не зависящие от физического устройства средства представления информации и управления потоками ввода/вывода. Действия по организации ввода/вывода обеспечиваются стандартными наборами, как правило, одноименных функций ввода/вывода со стандартным интерфейсом.
Функции, обеспечивающие взаимодействие с различными устройствами ввода/вывода, объявляются в различных классах. Вопрос "ОТКУДА ВЫЗВАТЬ функцию" часто становится более важным, чем вопрос "КАК ПОСТРОИТЬ выражение вызова функции".
Потоки: байтовые, символьные, двоичные
Большинство устройств, предназначенных для выполнения операций ввода/вывода, являются байт-ориентированными. Этим и объясняется тот факт, что на самом низком уровне все операции ввода/вывода манипулируют с байтами в рамках байтовых потоков.
С другой стороны, значительный объем работ, для которых, собственно, и используется вычислительная техника, предполагает работу с символами, а не с байтами (заполнение экранной формы, вывод информации в наглядном и легко читаемом виде, текстовые редакторы).
Символьно-ориентированные потоки, предназначенные для манипулирования с символами, а не с байтами, являются потоками ввода/вывода более высокого уровня. В рамках Framework .NET определены соответствующие классы, которые при реализации операций ввода/вывода обеспечивают автоматическое преобразование данных типа byte в данные типа char и обратно.
В дополнение к байтовым и символьным потокам в C# определены два класса, реализующих механизмы считывания и записи информации непосредственно в двоичном представлении (потоки BinaryReader и BinaryWriter ).
Общая характеристика классов потоков
Основные особенности и правила работы с устройствами ввода/вывода в современных языках высокого уровня описываются в рамках классов потоков. Для языков платформы .NET местом описания самых общих свойств потоков является класс System.IO.Stream.
Назначение этого класса заключается в объявлении общего стандартного набора операций (стандартного интерфейса), обеспечивающих работу с устройствами ввода/вывода, независимо от их конкретной реализации, от источников и получателей информации.
Процедуры чтения и записи информации определяется следующим (список неполон!) набором свойств и АБСТРАКТНЫХ методов, объявляемых в этом классе.
В рамках Framework .NET, независимо от характеристик того или иного устройства ввода/вывода, программист ВСЕГДА может узнать:
- можно ли читать из потока – bool CanRead (если можно – значение должно быть установлено в true );
- можно ли писать в поток – bool CanWrite (если можно – значение должно быть установлено в true );
- можно ли задать в потоке текущую позицию – bool CanSeek (если последовательность, в которой производится чтение/запись, не является жестко детерминированной и возможно позиционирование в потоке – значение должно быть установлено в true );
- позицию текущего элемента потока – long Position (возможность позиционирования в потоке предполагает возможность программного изменения значения этого свойства);
- общее количество символов потока (длину потока) – long Length.
В соответствии с общими принципами реализации операций ввода/вывода, для потока предусмотрен набор методов, позволяющих реализовать:
- чтение байта из потока с возвращением целочисленного представления СЛЕДУЮЩЕГО ДОСТУПНОГО байта в потоке ввода – int ReadByte();
- чтение определенного (count) количества байтов из потока и размещение их в массиве buff, начиная с элемента buff[index], с возвращением количества успешно прочитанных байтов – int Read(byte[] buff, int index, int count);
- запись в поток одного байта – void WriteByte(byte b);
- запись в поток определенного ( count ) количества байтов из массива buff, начиная с элемента buff[index], с возвращением количества успешно записанных байтов – int Write(byte[] buff, int index, int count) ;
- позиционирование в потоке – long Seek (long index, SeekOrigin origin) (позиция текущего байта в потоке задается значением смещения index относительно позиции origin );
- для буферизованных потоков принципиальна операция флэширования (записи содержимого буфера потока на физическое устройство) – void Flush();
- закрытие потока – void Close().
Множество классов потоков ввода/вывода в Framework .NET основывается (наследует свойства и интерфейсы) на абстрактном классе Stream. При этом классы конкретных потоков обеспечивают собственную реализацию интерфейсов этого абстрактного класса.
