Программа начинается с цикла while, как и демонстрационная программа FileWrite. В цикле программа получает имя файла для чтения от пользователя. Если имя файла пустое, программа генерирует свое собственное сообщение об ошибке: Введено пустое имя файла. Если имя файла не пустое, оно используется для открытия объек та FileStream в режиме для чтения. Вызов File.Open() работает так же, как и в демонстрационной программе FileWrite.
Первый аргумент — это имя файла.
Второй аргумент— режим открытия файла. Режим FileMode. Open гласит: "Открыть файл, если он существует, и сгенерировать исключение, если его нет". Другой вариант— OpenNew, который создает файл нулевой длины в случае от сутствия последнего. Лично я никогда не использовал этот режим (кому надо чи тать из пустого файла?), но мало ли — может, имеются люди, умеющие напиться из пустого стакана?
Последний аргумент указывает на желание читать из объекта FileStream. Дру гие возможные варианты — Write и ReadWrite. (Кажется странным открывать файл в программе FileRead с использованием режима Write, не правда ли?)
Полученный в результате объект f s класса FileStream оборачивается в объект sr класса StreamReader — для предоставления удобного доступа к текстовому файлу.
Весь раздел открытия файла размещен в try-блоке в цикле while. Этот try-блок предназначен исключительно для открытия файла. Если в процессе открытия файла про исходит ошибка, генерируется и перехватывается исключение, выводится сообщение об ошибке, и программа возвращается к запросу имени файла. Однако если процесс завер шается благополучно, то команда break передает управление за пределы цикла в раздел чтения файла.
Демонстрационные программы FileRead и FileWrite представляют два разных способа обработки исключений. Вы можете поместить всю программу в один try-блок, как в демонстрационной программе FileWrite, либо по местить раздел открытия файла в собственный t ry-блок. Обычно использовать отдельные try-блоки проще, а кроме того, это позволяет генерировать более точные сообщения об ошибках.
Когда процесс открытия файла завершен, программа FileRead считывает строку текста из файла с помощью вызова ReadLine ( ) . Программа выводит эту строку на консоль посредством хорошо знакомого вызова Console .WriteLine О , после чего возвращается к считыванию очередной строки текста. Когда программа достигает конца файла, вызов ReadLine () возвращает значение null. Когда это происходит, програм ма прекращает цикл чтения, закрывает объект и завершает работу.
Обратите внимание, как вызов Close () обернут в свой собственный небольшой try- блок. Блок catch без аргументов перехватывает все классы исключений (что эквивалентно
catch (Exception)).
Любая ошибка, сгенерированная
в Close О, перехватывается
и игнорируется. Этот
блок catch предназначен для того,
чтобы предотвратить распро
странение исключения и завершение программы. Ошибка игнорируется, поскольку про грамма ничего не может поделать со сбоем в вызове Close ( ) , тем более что через пару строк программа все равно завершается. Вы могли бы поместить вызов Close () в блок
Глава 19. Работа с файлами и библиотеками
443
finally после блока catch для того, чтобы гарантировать его выполнение в любом слу чае, но в данной ситуации это излишне.
Пустой catch включен исключительно в демонстрационных целях. Пред» ставление вызову собственного try-блока с перехватом всего, что можно,пре дотвращает завершение программы из-за несущественных ошибок. Оли этот метод можно использовать только если ошибка действительно некритгга и не вредит работе программы.
Вот как выглядит пример вывода программы:
Введите имя текстового файла:TestFilex.txt
Could not find file "C:\C#Programs\FileRead\TestFilex.txt".
Введите имя текстового файла:TestFilel.txt
Содержимое файла: Это какой-то текст
Иеще
Иеще раз...
Нажмите <Enter> для завершения программы...
Как видите, это тот же текст, который был записан в файл TestFilel. txt, созданный в демонстрационной программе FileWrite (ведь вы не забыли скопировать его! каталог \FileRead\bin\debug?).
444
Часть VII. Дополнительные главы
Глава 20
Работа с коллекциями
В этой главе...
УКаталог как коллекция
>Реализация коллекции LinkedLi st
>Итеративный обход коллекции LinkedList
>Реализация индексирования для упрощения доступа к объектам коллекций
>Упрощение циклического обхода коллекции с помощью нового блока итератора С#
айл представляет собой один из типов коллекций данных, но существуют и дру гие коллекции. Например, каталог можно рассматривать как коллекцию файлов.
Кроме того, С# предоставляет множество типов контейнеров в оперативной памяти.
Эта глава построена на основе главы 15, "Обобщенное программирование", и мате риале, посвященном файлам, из главы 19, "Работа с файлами и библиотеками". Основ ной вопрос, рассматриваемый в данной главе — проход (итерирование) по коллекциям разного вида, от каталогов до массивов и списков всех видов. Вы также узнаете, как на писать собственный класс коллекции (более фундаментальный, чем рассматривавшийся в главе 15, "Обобщенное программирование", пример очереди с приоритетами)— свя занный список.
Чтение и запись — вот основное, что необходимо знать для работы с файлами. Иименно этим и занимались демонстрационные программы FileRead и FileWrite из главы 19, "Работа с файлами и библиотеками". Однако в ряде случаев вам просто нужно просканировать каталог файлов в поисках чего-то.
Приведенная далее демонстрационная программа LoopThroughFiles просматривает все файлы в данном каталоге, считывая каждый файл и вы водя его содержимое на консоль в шестнадцатеричном формате. (Это де монстрирует вам, что файл можно выводить не только в виде строк. Что -та кое шестнадцатеричный формат — вы узнаете немного позже.)
Если запустить эту программу в каталоге с большим количеством файлов, то вывод шестнадцатеричного дампа может занять длительное время. Много времени требует и вывод дампа большого файла. Либо испытайте програм му на каталоге покороче, либо, когда вам надоест, просто нажмите клавиши <Ctrl+C>. Эта команда должна прервать выполнение программы в любом консольном окне.
//LoopThroughFiles - проход по всем файлам, содержащимся в
//каталоге. Здесь выполняется вывод шестнадцатеричного
//
дампа файла на экран, но могут выполняться и любые иные
//
действия
using System; using System. 10,-
namespace LoopThroughFiles
{
public class Program
{
public static void Main(string [] args)
{
// Если каталог не указан...
string sDirectoryName; if (args.Length == 0)
{
// ... получаем имя текущего каталога...
sDirectoryName = Directory.GetCurrentDirectory();
}
else
{
//...в противном случае считаем, что первый
//переданный программе аргумент и есть имя
//используемого каталога
sDirectoryName = args[0];
}
Console.WriteLine(sDirectoryName);
//Получение списка всех файлов каталога FileInfo[] files = GetFileList(sDirectoryName);
//Проход по всем файлам списка с выводом
//шестнадцатеричного дампа каждого файла
foreach(Filelnfо file in files)
{
// Вывод имени файла Console.WriteLine("\п\пДамп файла { о } : " ,
file.FullName);
//Вывод содержимого файла DumpHex(file);
//Ожидание подтверждения пользователя Console.WriteLine("\пНажмите <Enter> для вывода " +
// Считываем очередные 10 байтов (это все, что можно
//разместить в одной строке); выходим, когда все
//байты считаны
byte[] buffer = new byte [10] ;
int numBytes = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length); if (numBytes == 0)
{
return;
}
Глава 20. //РаботаВыводис коллекциямисчитанные только что данные, предваряя их 447
//
номером строки
Console.Write("{0:D3} - ", nLine);
DumpBuffer(buffer, numBytes),-
//
После каждых 2 0 строк останавливаемся, так как
// прокрутка консольного окна отсутствует
if
((nLine % 20) == 0)
{
Console.WriteLine("Нажмите <Enter> для вывода " + "очередных 20 строк");
Console.ReadLine();
}
}
//DumpBuffer - вывод буфера символов в виде единой
//строки в шестнадцатеричном формате
public static void DumpBuffer(byte[] buffer, int numBytes)
for(int index = 0; index < numBytes; index++)
byte b = buffer[index] ,• Console.Write("{0:X2}, ", b) ,-
Console.WriteLine();
}
}
}
В командной строке пользователь указывает каталог, применяемый в качестве apryl мента программы. Приведенная далее команда выведет шестнадцатеричный дамп каждо- [ го файла из временного каталога (как текстовых, так и бинарных файлов):
l o o p t h r o u g h f i l e s c : \ r a n d y \ t e m p
Если не ввести имя файла, программа по умолчанию использует текущий каталог.! (Шестнадцатеричный дамп выводит все числа в шестнадцатеричной системе счисле-j ния — см. врезку "Шестнадцатеричные числа".)
Шестнадцатеричные числа
Как и бинарные числа (0 и 1), шестнадцатеричные числа также очень важны в компью терном программировании. В шестнадцатеричной системе счисления цифрами явля ются обычные десятичные цифры 0-9 и буквы А, В, С, D, Е, F — где А = 10, В = 11, F = 15. Для иллюстрации (префикс Ох указывает на шестнадцатеричность выводи мого числа): OxD = 13. 0x10 = 16: 1*16 + 0*1. 0х2А = 42: 2*16 + А*1 (здесь А*1 = 10*1). Буквы могут быть как строчными, так и прописными: F означает то же, что ит. Эти числа выглядят причудливо, но они очень полезны, в особенности при отладке
или работе с аппаратной частью или содержимым памяти.
Демонстрационные программы FileRead и FileWrite считывали имена файлов с консоли, в то время как в этой программе имя файла передается в ко мандной строке. Поверьте, вас никто не пытается запутать, а всего лишь пред лагаются различные варианты решения одной и той же задачи.
448
Часть VII. Дополнительные главы
Первая строка демонстрационной программы LoopThroughFiles определяет на личие аргумента в командной строке. Если список аргументов пуст (args. Length ра вен 0), программа вызывает Directory. GetCurrentDirectory ( ) . Если программа запущена из Visual Studio, а не из командной строки, то по умолчанию будет использо ваться подкаталог bin\Debug в каталоге проекта LoopThroughFiles.
Класс Directory предоставляет пользователю
набор методов
для работы
с каталогами, а класс Filelnf о— методы для
перемещения,
копирования
и удаления файлов.
Затем программа получает список всех файлов в указанном каталоге посредством вы зова GetFileList ( ) . Эта функция возвращает массив объектов Filelnf о. Каждый объект Filelnf о содержит информацию о ф а й л е — например, имя файла (как полное имя с путем, FullName, так и без пути — Name), дату его создания и время последнего изменения. Функция Main () проходит по всему списку файлов с помощью цикла foreach. Она выводит имя каждого файла и передает его функции DumpHex () для вы вода содержимого на консоль.
Пауза в конце каждого цикла позволяет программисту просмотреть выведенную DumpHex () информацию.
Функция GetFileList () начинает работу с создания пустого списка Filelnf о, который будет возвращен в случае ошибки.
Этот прием стоит запомнить и использовать при работе с функциями Get...List (): если происходит ошибка, вывести сообщение о ней и вернуть пустой список.
Будьте внимательны при возврате ссылок. Например, не возвращайте ссылки ни на одну из внутренних очередей в классе PriorityQueue в главе 15, "Обобщенное программирование", если не хотите намеренно пригласить поль зователей мешать нормальной работе класса (работой не посредством методов класса, а напрямую с очередями). Но GetFileList (} не дает вам доступа к внутренностям одного из ваших классов, так что в данном случае все в порядке.
Затем функция GetFileList () создает объект Directorylnf о. Как и гласит его имя, объект Directorylnf о содержит тот же вид информации о каталоге, что и объект Filelnf о о файле. Однако у объекта Directorylnf о есть доступ к одной вещи, к ко торой нет доступа у объекта Filelnf о, а именно к списку файлов каталога в виде мас сива Filelnfо.
Как обычно, функция GetFileList () помещает код, работающий с файлами и ка талогами, в большой try-блок. Конструкция catch в конце функции перехватывает все генерируемые ошибки и выводит имя каталога (которое, вероятно, введено неверно, т.е.
такого каталога не существует).
Функция DumpHex ()
несколько сложнее из-за трудностей в форматировании вывода.
Функция DumpHex ()
начинает работу с открытия файла. Объект
Filelnf о содер
жит информацию о файле, но не открывает его. Функция DumpHex ()
получает полное
имя файла, включая путь. Затем она открывает FileStream в режиме только для чте ния с использованием этого имени. Блок catch перехватывает исключение, если FileStream не в состоянии прочесть файл по той или иной причине.
Затем DumpHex () считывает файл по 10 байт за раз и выводит их в одну строку в шестнадцатеричном формате. После вывода каждых 20 строк программа приостанавли вает работу в ожидании нажатия пользователем клавиши <Enter>.
Глава 20. Работа с коллекциями
449
По вертикали консольное окно по умолчанию имеет 25 строк (правда, пользо ватель может изменить эту настройку, добавив или убрав строки). Это означа ет, что вы должны делать паузу после вывода каждых 20 строк или около того, В противном случае данные будут быстро выведены на экран и пользователь не сможет их прочесть.
Операция деления по модулю (%) возвращает остаток после деления. То есть выраже ние (nLine%20) = = 0 истинно при значениях nLine, равных 20, 40, 60, 80.... Словом, идея понятна. Это важный метод, применимый для всех видов циклов, когда нужно вы полнять некоторую операцию только с определенной частотой.
Функция DumpBuf fer () выводит каждый член массива байтов с использованием управляющего элемента форматирования Х2. Х2 хотя и звучит как название какого-то секретного военного эксперимента, означает всего лишь "вывести число в виде двух шестнадцатеричных цифр" (см. главу 9, "Работа со строками в С#").
Диапазон значений byte — от 0 до 255, или OxFF — т.е. двух шестнадцатеричных цифр для вывода одного байта достаточно.
Вот как выглядят первые 20 строк при выводе содержимого файла output.txt. Даже его собственная мать не узнала бы его в таком виде...
Можно восстановить файл в виде строк из вывода в шестнадцатеричном фор мате. 0x61 — числовой эквивалент символа а. Буквы, расположены в алфавит ном порядке, так что 0x65 должно быть символом е. 0x20 — пробел. Приве денная здесь первая строка выглядит при обычной записи в виде строк как " S t r e a m ( р г " . Интригующе, не правда ли? Полностью коды букв вы можете найти в разделе "ASCII, table of codes" справочной системы.
Эти коды корректны и при использовании набора символов Unicode, который приме няется С# по умолчанию (побольше о Unicode вы можете узнать, прогулявшись в Интер нете в поисках "Unicode characters").
450
Часть VII. Дополнительные главы
Вот как выглядит вывод программы, если указать неверное имя каталога х:
Каталог "х" неверен
Could not find a part of the path "C:\C#Programs\LoopThroughFiles\bin\Debug\x".
Больше файлов нет
Нажмите <Enter> для завершения программы...
Не впечатляет?...
Написание собственного класса коллекции: связанный список
Я из тех учителей, которые по старинке считают, что сначала следует освоить табли цу умножения, а уж потом давать ученику калькулятор. Так что сейчас вы пройдете сквозь дебри создания собственной коллекции, перед тем как познакомиться со встроен ными коллекциями, о которых упоминалось в главе 15, "Обобщенное программирова ние". Здесь будут рассмотрены все "болты и гайки", из которых состоит класс коллек ции, и как все они объединяются в одно целое.
Одним из наиболее распространенных видов контейнеров после массива является связанный список, каждый объект которого указывает на предыдущий и последующий элементы списка, т.е. объекты, составляющие список, оказываются соединены в цепочку. Вы используете ссылки на объекты для объединения отдельных узлов в цепь. В каждом та ком узле содержатся дополнительные данные, указывающие на следующий узел в цепи. Отдельная переменная, обычно называющаяся ссылкой на голову списка, указывает на первый объект в списке, в то время как хвост списка указывает на его последний элемент.
Односвязные списки содержат узлы, связанные только с узлами, следующими за ними. По такому списку можно пройти только в одном направлении, следуя связям между узлами. Дважды связанный список содержит узлы, которые ука зывают как на последующий, так и на предыдущий узлы. По таким спискам можно проходить в обоих направлениях.
Связанный список по сравнению с массивом обладает рядом преимуществ и недос татков.
Можно легко вставить элемент в средину списка. Для выполнения вставки про грамма должна изменить только значения четырех ссылок (в дважды связанном списке), но это простые, быстро вносимые изменения.
Точно так же можно легко удалить элемент из связанного списка.
Связанный список при необходимости может расти или уменьшаться. Программа начинает работу с пустым связанным списком, а затем по мере необходимости до бавляет и удаляет элементы.
Доступ к элементу, располагающемуся следующим, быстр и прост, однако эле менты связанного списка не индексированы. Таким образом, обращение к опреде ленному элементу списка может потребовать проход по всему списку, что весьма неэффективно.
Глава 20. Работа с коллекциями
451
Связанные списки идеально подходят для хранения последовательностей данных, особенно если программа не знает заранее их точное количество (тем не менее следует серьезно подумать о возможном применении обобщенного класса List<T>, который был описан в главе 15, "Обобщенное программирование". Если вам нужен именно свя занный список, можно воспользоваться встроенным связанным списком из С# 2.0, а не тем, который разрабатывается в данном разделе. Обратитесь к справочной системе за информацией о пространстве имен System. Collections .Generic).
Другие пространства имен коллекций, которыми вы можете захотеть воспользовать с я — System. Collections и System. Collections . Specialized. Поищите информацию о них в справочной системе, но в первую очередь следует искать подходя щую коллекцию именно в пространстве имен System. Collections . Generic.
Пример связанного списка
Приведенная далее демонстрационная программа иллюстрирует создание
//связанного списка. Этот контейнер реализует интерфейс
//IEnumerable для поддержки таких операторов, как foreach.
//Этот пример включает также итератор, который реализует
//интерфейс IEnumerator
using System;
using System.Collections;
namespace LinkedListContainer
{
//LLNode - каждый LLNode образует узел списка. Каждый
//узел LLNode содержит ссылку на целевые данные,
//встроенные в список
public class LLNode
{
//Это данные, которые хранятся в узле списка internal object linkedData = null;
//Указатели на следующий и предыдущий узлы в списке internal LLNode forward = null; // Следующий узел internal LLNode backward = null; // Предыдущий узел
internal LLNode(object linkedData)
{
this.linkedData = linkedData;
}
// Получение данных, хранящихся в узле public object Data
