Текст книги "C# 4.0: полное руководство"
Автор книги: Герберт Шилдт
Жанр:
Программирование
сообщить о нарушении
Текущая страница: 32 (всего у книги 83 страниц)
При попытке перехватить типы исключений, относящихся как к базовым, так и к производным классам, следует особенно внимательно соблюдать порядок следования операторов catch, поскольку перехват исключения базового класса будет совпадать с перехватом исключений любых его производных классов. Например, класс Exception является базовым для всех исключений, и поэтому вместе с исключением типа Exception могут быть перехвачены и все остальные исключения производных от него классов. Конечно, для более четкого перехвата всех исключений можно воспользоваться упоминавшейся ранее формой оператора catch без указания конкретного типа исключения. Но вопрос перехвата исключений производных классов становится весьма актуальным и в других ситуациях, особенно при создании собственных исключений.
Если требуется перехватывать исключения базового и производного классов, то первым по порядку должен следовать оператор catch, перехватывающий исключение производного класса. Это правило необходимо соблюдать потому, что при перехвате исключения базового класса будут также перехвачены исключения всех производных от него классов. Правда, это правило соблюдается автоматически: если первым расположить в коде оператор catch, перехватывающий исключение базового класса, то во время компиляции этого кода будет выдано сообщение об ошибке.
В приведенном ниже примере программы создаются два класса исключений: ExceptA и ExceptB. Класс ExceptA является производным от класса Exception, а класс ExceptB – производным от класса ExceptA. Затем в программе генерируются исключения каждого типа. Ради краткости в классах специальных исключений предоставляется только один конструктор, принимающий символьную строку, описывающую исключение. Но при разработке программ коммерческого назначения в классах специальных исключений обычно требуется предоставлять все четыре конструктора, определяемых в классе Exception.
// Исключения производных классов должны появляться до
// исключений базового класса.
using System;
// Создать класс исключения,
class ExceptA : Exception {
public ExceptA(string str) : base(str) { }
public override string ToString() {
return Message;
}
}
// Создать класс исключения, производный от класса ExceptA.
class ExceptB : ExceptA {
public ExceptB(string str) : base(str) { }
public override string ToString() {
return Message;
}
}
class OrderMatters {
static void Main() {
for(int x = 0; x < 3; x++) {
try {
if (x==0)
throw new ExceptA(«Перехват исключения типа ExceptA»);
else if(x==1)
throw new ExceptB(«Перехват исключения типа ExceptB»);
else
throw new Exception();
}
catch (ExceptB exc) {
Console.WriteLine(exc);
}
catch (ExceptA exc) {
Console.WriteLine(exc);
}
catch (Exception exc) {
Console.WriteLine(exc);
}
}
}
}
Вот к какому результату приводит выполнение этой программы.
Перехват исключения типа ExceptA.
Перехват исключения типа ExceptB.
System.Exception: Выдано исключение типа «System.Exception».
в OrderMatters.Main() в <имя_файла>:строка 36
Обратите внимание на порядок следования операторов catch. Именно в таком порядке они и должны выполняться. Класс ExceptB является производным от класса ExceptA, поэтому исключение типа ExceptB должно перехватываться до исключения типа ExceptA. Аналогично, исключение типа Exception (т.е. базового класса для всех исключений) должно перехватываться последним. Для того чтобы убедиться в этом, измените порядок следования операторов catch. В итоге это приведет к ошибке во время компиляции.
Полезным примером использования оператора catch, перехватывающего исключения базового класса, служит перехват всей категории исключений. Допустим, что создается ряд исключений для управления некоторым устройством. Если сделать их классы производными от общего базового класса, то в тех приложениях, где необязательно выяснять конкретную причину возникшей ошибки, достаточно перехватывать исключение базового класса и тем самым исключить ненужное дублирование кода.
В C# имеется специальное средство, связанное с генерированием исключений, возникающих при переполнении в арифметических вычислениях. Как вам должно быть уже известно, результаты некоторых видов арифметических вычислений могут превышать диапазон представления чисел для типа данных, используемого в вычислении. В этом случае происходит так называемое переполнение. Рассмотрим в качестве примера следующий фрагмент кода.
byte a, b, result;
а = 127;
b = 127;
result = (byte)(а * b);
В этом коде произведение значений переменных а и b превышает диапазон представления чисел для типа byte. Следовательно, результат вычисления данного выражения приводит к переполнению для типа данных, сохраняемого в переменной result.
В C# допускается указывать, будет ли в коде сгенерировано исключение при переполнении, с помощью ключевых слов checked и unchecked. Так, если требуется указать, что выражение будет проверяться на переполнение, следует использовать ключевое слово checked, а если требуется проигнорировать переполнение – ключевое слово unchecked. В последнем случае результат усекается, чтобы не выйти за пределы диапазона представления чисел для целевого типа выражения.
У ключевого слова checked имеются две общие формы. В одной форме проверяется конкретное выражение, и поэтому она называется операторной. А в другой форме проверяется блок операторов, и поэтому она называется блочной. Ниже приведены обе формы:
checked (выражение)
checked {
// проверяемые операторы
}
где выражение обозначает проверяемое выражение. Если вычисление проверяемого выражения приводит к переполнению, то генерируется исключение OverflowException.
У ключевого слова unchecked также имеются две общие формы. В первой, операторной форме переполнение игнорируется при вычислении конкретного выражения. А во второй, блочной форме оно игнорируется при выполнении блока операторов:
unchecked (выражение)
unchecked {
// операторы, для которых переполнение игнорируется
}
где выражение обозначает конкретное выражение, при вычислении которого переполнение игнорируется. Если же в непроверяемом выражении происходит переполнение, то результат его вычисления усекается.
Ниже приведен пример программы, в котором демонстрируется применение ключевых слов checked и unchecked.
// Продемонстрировать применение ключевых слов checked и unchecked.
using System;
class CheckedDemo {
static void Main() {
byte a, b;
byte result;
a = 127;
b = 127;
try {
result = unchecked((byte) (a * b));
Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result);
result = checked((byte)(a * b)); // эта операция приводит к
// исключительной ситуации
Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result);
//не подлежит выполнению
}
catch (OverflowException exc) {
Console.WriteLine(exc);
}
}
}
При выполнении этой программы получается следующий результат.
Непроверенный на переполнение результат: 1
System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции.
в CheckedDemo.Main() в <имя_файла>:строка 20
Как видите, результат вычисления непроверяемого выражения был усечен. А вычисление проверяемого выражения привело к исключительной ситуации.
В представленном выше примере программы было продемонстрировано применение ключевых слов checked и unchecked в одном выражении. А в следующем примере программы показывается, каким образом проверяется и не проверяется на переполнение целый блок операторов.
// Продемонстрировать применение ключевых слов checked
// и unchecked в блоке операторов.
using System;
class CheckedBlocks {
static void Main() {
byte a, b;
byte result;
a = 127;
b = 127;
try {
unchecked {
a = 127;
b = 127;
result = unchecked((byte)(a * b));
Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result);
a = 125;
b = 5;
result = unchecked((byte)(a * b));
Console.WriteLine("Непроверенный на переполнение результат: " + result);
}
checked {
a = 2;
b = 7;
result = checked((byte)(a * b)); // верно
Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result);
a = 127;
b = 127;
result = checked((byte)(a * b)); // эта операция приводит к
// исключительной ситуации
Console.WriteLine("Проверенный на переполнение результат: " + result);
//не подлежит выполнению
}
}
catch (OverflowException exc) {
Console.WriteLine(exc);
}
}
}
Результат выполнения этой программы приведен ниже.
Непроверенный на переполнение результат: 1
Непроверенный на переполнение результат: 113
Проверенный на переполнение результат: 14
System.OverflowException: Переполнение в результате выполнения арифметической операции.
в CheckedDemo.Main() в <имя_файла>:строка 41
Как видите, результаты выполнения непроверяемого на переполнение блока операторов были усечены. Когда же в проверяемом блоке операторов произошло переполнение, то возникла исключительная ситуация.
Потребность в применении ключевого слова checked или unchecked может возникнуть, в частности, потому, что по умолчанию проверяемое или непроверяемое состояние переполнения определяется путем установки соответствующего параметра компилятора и настройки самой среды выполнения. Поэтому в некоторых программах состояние переполнения лучше проверять явным образом.
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.
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.
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.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 потому, что для него определен класс Console в пространстве имен System.
Класс Stream
Основным для потоков является класс System.IO.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, 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 указан
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, int offset, int count) – Выводит подмножество count байтов из массива buffer, начиная с элемента buffer[offset]. Воз 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 – 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 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.
void Close()
Этот метод закрывает считывающий поток и освобождает его ресурсы.
Таблица 14.3. Методы ввода, определенные в классе TextReader
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.
Все эти методы генерируют исключение IOException при появлении ошибки вывода.
Кроме того в классе TextWriter определены методы Close() и Flush(), приведенные ниже.
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.
