由C++转向C#需要注意的变化(三)

引言：每隔10年左右，编程人员就需要花费大量的时间和精力去学习新的编程技术。在80年代是Unix和C，90年代是Windows和C++，现在又轮到了微软的.NETFramework和C#。尽管需要学习新的技术，但由此带来的好处却远高于付出的劳动。幸运的是，使用C#和.NET进行的大多数工程的分析和设计与在C++和Windows中没有本质的变化。在本篇文章中，我将介绍如何实现由C++到C#的飞跃。

　　系列文章：[由C++转向C#需要注意的变化(一)(二)(三)(四)]

　　IEnumerable界面

　　再回到上面的例子中。象在普通的数组中那样，使用foreach-loop循环结构就能够很好地打印ListBoxTest类中的字符串，通过在类中实现IEnumerable界面就能实现，这是由foreach-loop循环结构隐性地完成的。在任何支持枚举和foreach-loop循环的类中都可以实现IEnumerable界面。

　　IEnumerable界面只有一个方法GetEnumerator，其任务是返回一个特别的IEnumerator的实现。从语法的角度来看，Enumerable类能够提供一个IEnumerator。

 　　Figure5ListBoxClass
　　usingSystem;
　　//简化的ListBox控制
　　publicclassListBoxTest
　　{
　　//用字符串初始化该ListBox
　　publicListBoxTest(paramsstring[]initialStrings)
　　{
　　//为字符串分配空间
　　myStrings=newString[256];
　　//把字符串拷贝到构造器中
　　foreach(stringsininitialStrings)
　　{
　　myStrings[myCtr++]=s;
　　}
　　}
　　//在ListBox的末尾添加一个字符串
　　publicvoidAdd(stringtheString)
　　{
　　myStrings[myCtr++]=theString;
　　}
　　publicstringthis[intindex]
　　{
　　get
　　{
　　if(index<0||index>=myStrings.Length)
　　{
　　//处理有问题的索引
　　}
　　returnmyStrings[index];
　　}
　　set
　　{
　　myStrings[index]=value;
　　}
　　}
　　//返回有多少个字符串
　　publicintGetNumEntries()
　　{
　　returnmyCtr;
　　}
　　privatestring[]myStrings;
　　privateintmyCtr=0;
　　}
　　publicclassTester
　　{

 

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　　staticvoidMain()
　　{
　　//创建一个新的列表并初始化
　　ListBoxTestlbt=newListBoxTest("Hello","World");
　　//添加一些新字符串
　　lbt.Add("Who");
　　lbt.Add("Is");
　　lbt.Add("John");
　　lbt.Add("Galt");
　　stringsubst="Universe";
　　lbt[1]=subst;
　　//访问所有的字符串
　　for(inti=0;i　　{
　　Console.WriteLine("lbt[{0}]:{1}",i,lbt[i]);
　　}
　　}
　　} 

　　Enumerator必须实现IEnumerator方法，这可以直接通过一个容器类或一个独立的类实现，后一种方法经常被选用，因为它可以将这一任务封装在Enumerator类中，而不会使容器类显得很混乱。我们将在上面代码中的ListBoxTest中添加Enumerator类，由于Enumerator类是针对我们的容器类的（因为ListBoxEnumerator必须清楚ListBoxTest的许多情况），我们将使它在ListBoxTest中成为不公开的。在本例中，ListBoxTest被定义来完成IEnumerable界面，IEnumerable界面必须返回一个Enumerator。

 　　publicIEnumeratorGetEnumerator()
　　{
　　return(IEnumerator)newListBoxEnumerator(this);
　　} 

　　注意，方法将当前的ListBoxTest对象（this）传递给Enumerator，这将使Enumerator枚举这一指定的ListBoxTest对象中的元素。

　　实现这一类的Enumerator在这里被实现为ListBoxEnumerator，它在ListBoxTest中被定义成一个私有类，这一工作是相当简单的。

　　被枚举的ListBoxTest作为一个参数被传递给constructor，ListBoxTest被赋给变量myLBT，构造器还会将成员变量index设置为-1，表明对象的枚举还没有开始。

 　　publicListBoxEnumerator(ListBoxTesttheLB)
　　{
　　myLBT=theLB;
　　index=-1;
　　} 

　　MoveNext方法对index进行加1的操作，然后确保没有超过枚举的对象的边界。如果超过边界了，就会返回false值，否则返回true值。

 　　publicboolMoveNext()
　　{
　　index++;
　　if(index>=myLBT.myStrings.Length)
　　returnfalse;
　　else
　　returntrue;
　　} 

　　Reset的作用仅仅是将index的值设置为-1。

　　Current返回最近添加的字符串，这是一个任意的设定，在其他类中，Current可以有设计人员确定的意义。无论是如何设计的，每个进行枚举的方法必须能够返回当前的成员。

 　　publicobjectCurrent
　　{
　　get
　　{
　　return(myLBT[index]);
　　}
　　} 

 

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　　对foreach循环结构的调用能够获取枚举的方法，并用它处理数组中的每个成员。由于foreach循环结构将显示每一个字符串，而无论我们是否添加了一个有意义的值，我们将myStrings的初始化改为8个条目，以保证显示的易于处理。

 　　myStrings=newString[8]; 

　　使用基本类库

　　为了更好地理解C#与C++的区别和解决问题方式的变化，我们先来看一个比较简单的例子。我们将创建一个读取文本文件的类，并在屏幕上显示其内容。我将把它做成多线程程序，以便在从磁盘上读取数据时还可以做其他的工作。

　　在C++中，我们可能会创建一个读文件的线程和另一个做其他工作的线程，这二个线程将各自独立地运行，但可能会需要对它们进行同步。在C#中，我们也可以完成同样的工作，由于.NET框架提供了功能强大的异步I/O机制，在编写线程时，我们会节省不少的时间。

　　异步I/O支持是内置在CLR中的，而且几乎与使用正常的I/O流类一样简单。在程序的开始，我们首先通知编译器，我们将在程序中使用许多名字空间中的对象：

 　　usingSystem;
　　usingSystem.IO;
　　usingSystem.Text; 

　　在程序中包含System，并不会自动地包含其所有的子名字空间，必须使用using关健字明确地包含每个子名字空间。我们在例子中会用到I/O流类，因此需要包含System.IO名字空间，我们还需要System.Text名字空间支持字节流的ASCII编码。

　　由于.NET架构为完成了大部分的工作，编写这一程序所需的步骤相当简单。我们将用到Stream类的BeginRead方法，它提供异步I/O功能，将数据读入到一个缓冲区中，当缓冲区可以处理时调用相应的处理程序。

　　我们需要使用一个字节数组作为缓冲区和回叫方法的代理，并将这二者定义为驱动程序类的private成员变量。

 　　publicclassAsynchIOTester
　　{
　　privateStreaminputStream;
　　privatebyte[]buffer;
　　privateAsyncCallbackmyCallBack; 

　　inputStream是一个Stream类型的变量，我们将对它调用BeginRead方法。代理与成员函数的指针非常相似。代理是C#的第一类元素。

　　当缓冲区被磁盘上的文件填满时，.NET将调用被代理的方法对数据进行处理。在等待读取数据期间，我们可以让计算机完成其他的工作。（在本例中是将1个整型变量由1增加到50000，但在实际的应用程序中，我们可以让计算机与用户进行交互或作其他有意义的工作。）

　　本例中的代理被定义为AsyncCallback类型的过程，这是Stream的BeginRead方法所需要的。System空间中AsyncCallback类型代理的定义如下所示：

 　　publicdelegatevoidAsyncCallback(IAsyncResultar); 

　　这一代理可以是与任何返回void类型值、将IAsyncResult界面作为参数的方法相关联的。在该方法被调用时，CLR可以在运行时传递IAsyncResult界面对象作为参数。我们需要如下所示的形式定义该方法：

 　　voidOnCompletedRead(IAsyncResultasyncResult) 

　　然后在构造器中与代理连接起来：

 　　AsynchIOTester()
　　{
　　???
　　myCallBack=newAsyncCallback(this.OnCompletedRead);
　　} 

　　上面的代码将代理的实例赋给成员变量myCallback。下面是全部程序的详细工作原理。在Main函数中，创建了一个类的实例，并让它开始运行：

 

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 　　publicstaticvoidMain()
　　{
　　AsynchIOTestertheApp=newAsynchIOTester();
　　theApp.Run();
　　} 

　　new关健字能够启动构造器。在构造器中我们打开一个文件，并得到一个Stream对象。然后在缓冲中分配空间并与回调机制联结起来。

 　　AsynchIOTester()
　　{
　　inputStream=File.OpenRead(@"C:\MSDN\fromCppToCS.txt");
　　buffer=newbyte[BUFFER_SIZE];
　　myCallBack=newAsyncCallback(this.OnCompletedRead);
　　} 

　　在Run方法中，我们调用了BeginRead，它将以异步的方式读取文件。

 　　inputStream.BeginRead(
　　buffer,//存放结果
　　0,//偏移量
　　buffer.Length,//缓冲区中有多少字节
　　myCallBack,//回调代理
　　null);//本地对象 

　　这时，我们可以完成其他的工作。

 　　for(longi=0;i<50000;i++)
　　{
　　if(i%1000==0)
　　{
　　Console.WriteLine("i:{0}",i);
　　}
　　} 

　　文件读取操作结束后，CLR将调用回调方法。

 　　voidOnCompletedRead(IAsyncResultasyncResult)
　　{ 

　　在OnCompletedRead中要做的第一件事就是通过调用Stream对象的EndRead方法找出读取了多少字节：

 　　intbytesRead=inputStream.EndRead(asyncResult); 

　　对EndRead的调用将返回读取的字节数。如果返回的数字比0大，则将缓冲区转换为一个字符串，然后将它写到控制台上，然后再次调用BeginRead，开始另一次异步读的过程。

 　　if(bytesRead>0)
　　{
　　Strings=Encoding.ASCII.GetString(buffer,0,bytesRead);
　　Console.WriteLine(s);
　　inputStream.BeginRead(buffer,0,buffer.Length,
　　myCallBack,null);
　　} 

　　现在，在读取文件的过程中就可以作别的工作了（在本例中是从1数到50000），但我们可以在每次缓冲区满了时对读取的数据进行处理（在本例中是向控制台输出缓冲区中的数据）。有兴趣的读者可以点击此处下载完整的源代码。

　　异步I/O的管理完全是由CLR提供的，这样，在网络上读取文件时，会更好些。