C# 在自定义的控制台输出重定向类中整合调用方信息

一、前言

二、输出重定向基础版

三、输出重定向进阶版（传递调用方信息）

四、后记及资源

独立观察员 2021 年 1 月 6 日

一、前言

众所周知，在 .NET 的控制台应用程序（就是那种小黑框程序）中输出信息，使用的是控制台输出方法 Console.Write ("消息") 或 Console.WriteLine ("消息")，这两个方法称为标准输出。而在 Winform、WPF、网页程序中，使用这种方法输出的信息是没有地方显示的，在这些程序中，我们一般把信息输出到相应的显示控件中，或者写入日志中。

比如我这有个 Winform 测试程序，相关按钮的后台逻辑就是向控制台输出 “哈哈哈”，一般情况下，点击这个按钮，左边的消息框将不会有任何消息输出：

二、输出重定向基础版

但是这里却能显示出相关消息，是怎么回事呢？原来我在构造函数中添加了这么一句 —— Console.SetOut (new ConsoleWriter (ShowInfo)); —— 这就把原本输出到控制台的消息，重定向给了方法 ShowInfo 来进行输出，而 ShowInfo 方法内通过设置文本框的文本内容来达到了显示消息的效果：

其中的关键就是自定义类 ConsoleWriter（后面有新版）：

using System;
using System.IO;
using System.Text;
/*
 * 代码已托管 https://gitee.com/dlgcy/dotnetcodes/tree/dlgcy/DotNet.Utilities/ConsoleHelper
 */
namespace DotNet.Utilities.ConsoleHelper
{
    /// <summary>
    /// [dlgcy] Console 输出重定向
    /// 其他版本：DotNet.Utilities.WinformHelper.TextBoxWriter
    /// 用法示例：
    /// 在构造器里加上：Console.SetOut (new ConsoleWriter (s => { LogHelper.Write (s); }));
    /// </summary>
    /// <example>
    /// <code>
    /// public class Example
    /// {
    ///     public Example()
    ///     {
    ///         Console.SetOut(new ConsoleWriter(s => { LogHelper.Write(s); }));
    ///     }
    /// }
    /// </code>
    /// </example>
    public class ConsoleWriter : TextWriter
    {
        private readonly Action<string> _Write;
        private readonly Action<string> _WriteLine;
 
        /// <summary>
        /// Console 输出重定向
        /// </summary>
        /// <param name="write"> 日志方法委托（针对于 Write）</param>
        /// <param name="writeLine"> 日志方法委托（针对于 WriteLine）</param>
        public ConsoleWriter(Action<string> write, Action<string> writeLine)
        {
            _Write = write;
            _WriteLine = writeLine;
        }
 
        /// <summary>
        /// Console 输出重定向
        /// </summary>
        /// <param name="write"> 日志方法委托 </param>
        public ConsoleWriter(Action<string> write)
        {
            _Write = write;
            _WriteLine = write;
        }
 
        // 使用 UTF-16 避免不必要的编码转换
        public override Encoding Encoding => Encoding.Unicode;
 
        // 最低限度需要重写的方法
        public override void Write(string value)
        {
            _Write(value);
        }
 
        // 为提高效率直接处理一行的输出
        public override void WriteLine(string value)
        {
            _WriteLine(value);
        }
    }
}

主要就是重写了 TextWriter 类的 Write 方法，然后在重写的 Write 方法中调用外部设置好的（通过构造函数）相关委托方法进行实际的信息输出。

以上就是之前的版本，工作地还不错。不过，当我们想在记录信息时同时记录调用方的信息时，问题就来了。

三、输出重定向进阶版（传递调用方信息）

要记录方法的调用方信息，我们很容易想到可以使用 C#5.0 中新增的获取调用方信息的方式，话不多说，改造 ShowInfo 方法如下即可：

/// <summary>
/// 显示消息
/// </summary>
private void ShowInfo(string info, [CallerFilePath] string filePath = "", [CallerMemberName] string memberName = "", [CallerLineNumber] int lineNumber = 0)
{
    TBInfo.Text += $"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.ffff}][{filePath}][{memberName}][{lineNumber}] {info}\r\n\r\n";
}
 
//private void ShowInfo(string info)
//{
//    TBInfo.Text += $"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.ffff}] {info}\r\n\r\n";
//}

可以看到方法新增了以 CallerFilePath、CallerMemberName、CallerLineNumber 三个特性标注的三个可选参数，这样就能自动获得调用方法者的文件名、成员名、行号了。

自然，构造函数中的重定向方法也需要更改：

public FormTest()
{
    InitializeComponent();
 
    //Console.SetOut(new ConsoleWriter(ShowInfo));
    Console.SetOut(new ConsoleWriter(msg => { ShowInfo(msg); }));
}

运行结果如下：

表面上看好像信息都有了，但是定睛一看，怎么调用成员显示的是 .ctor 而不是 BtnConsoleRedirect_Click ？行号显示的是 18 而不是 69？其实这里显示的信息是构造函数的（因为重定向语句在那里）。那么有没有办法显示实际的调用位置呢？我们继续改造。

这次改造的是重定向类 ConsoleWriter：

using System;
using System.IO;
using System.Text;
/*
 * 代码已托管 https://gitee.com/dlgcy/dotnetcodes/tree/dlgcy/DotNet.Utilities/ConsoleHelper
 * 依赖：ClassHelper 类中获取调用信息的方法。
 */
namespace DotNet.Utilities.ConsoleHelper
{
    /// <summary>
    /// [dlgcy] Console 输出重定向
    /// 其他版本：DotNet.Utilities.WinformHelper.TextBoxWriter
    /// 用法示例：
    /// 在构造器里加上：Console.SetOut (new ConsoleWriter (s => { LogHelper.Write (s); }));
    /// </summary>
    /// <example>
    /// <code>
    /// public class Example
    /// {
    ///     public Example()
    ///     {
    ///         Console.SetOut(new ConsoleWriter(s => { LogHelper.Write(s); }));
    ///     }
    /// }
    /// </code>
    /// </example>
    public class ConsoleWriter : TextWriter
    {
        private readonly Action<string> _Write;
        private readonly Action<string> _WriteLine;
        private readonly Action<string, string, string, int> _WriteCallerInfo;
 
        /// <summary>
        /// Console 输出重定向
        /// </summary>
        /// <param name="write"> 日志方法委托（针对于 Write）</param>
        /// <param name="writeLine"> 日志方法委托（针对于 WriteLine）</param>
        public ConsoleWriter(Action<string> write, Action<string> writeLine)
        {
            _Write = write;
            _WriteLine = writeLine;
        }
 
        /// <summary>
        /// Console 输出重定向
        /// </summary>
        /// <param name="write"> 日志方法委托 </param>
        public ConsoleWriter(Action<string> write)
        {
            _Write = write;
            _WriteLine = write;
        }
 
        /// <summary>
        /// Console 输出重定向（带调用方信息）
        /// </summary>
        /// <param name="write"> 日志方法委托（后三个参数为 CallerFilePath、CallerMemberName、CallerLineNumber）</param>
        public ConsoleWriter(Action<string, string, string, int> write)
        {
            _WriteCallerInfo = write;
        }
 
        /// <summary>
        /// 使用 UTF-16 避免不必要的编码转换
        /// </summary>
        public override Encoding Encoding => Encoding.Unicode;
 
        /// <summary>
        /// 最低限度需要重写的方法
        /// </summary>
        /// <param name="value"> 消息 </param>
        public override void Write(string value)
        {
            if (_WriteCallerInfo != null)
            {
                WriteWithCallerInfo(value);
                return;
            }
 
            _Write(value);
        }
 
        /// <summary>
        /// 为提高效率直接处理一行的输出
        /// </summary>
        /// <param name="value"> 消息 </param>
        public override void WriteLine(string value)
        {
            if (_WriteCallerInfo != null)
            {
                WriteWithCallerInfo(value);
                return;
            }
 
            _WriteLine(value);
        }
 
        /// <summary>
        /// 带调用方信息进行写消息
        /// </summary>
        /// <param name="value"> 消息 </param>
        private void WriteWithCallerInfo(string value)
        {
            //3、System.Console.WriteLine -> 2、System.IO.TextWriter + SyncTextWriter.WriteLine -> 1、DotNet.Utilities.ConsoleHelper.ConsoleWriter.WriteLine -> 0、DotNet.Utilities.ConsoleHelper.ConsoleWriter.WriteWithCallerInfo
            var callInfo = ClassHelper.GetMethodInfo(4);
            _WriteCallerInfo(value, callInfo?.FileName, callInfo?.MethodName, callInfo?.LineNumber ?? 0);
        }
    }
}

即新增一个包含了调用方信息三个参数的委托 _WriteCallerInfo，以及配套的构造方法，然后在 Write 方法中优先使用 _WriteCallerInfo 委托方法。另外，引入了一个获取调用方信息的方法（改造自《C# 获取当前方法信息，上端调用方方法信息以及方法调用链》）：

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
/*
 * 代码已托管 https://gitee.com/dlgcy/dotnetcodes/tree/dlgcy/DotNet.Utilities/Object
 */
namespace DotNet.Utilities
{
    public class ClassHelper
    {
        #region 调用信息
 
        /* 参考：https://blog.csdn.net/m0_37886901/article/details/105266848 */
 
        /// <summary>
        /// 获取方法调用信息；
        /// </summary>
        /// <param name="index">0 是本身，1 是调用方，2 是调用方的调用方... 以此类推 </param>
        /// <returns>MethodInfo 对象 </returns>
        public static MethodInfo GetMethodInfo(int index)
        {
            try
            {
                index++; // 由于这里是封装了方法，相当于上端想要获取本身，其实对于这里而言，上端的本身就是这里的上端，所以需要 + 1，以此类推
                var stack = new StackTrace(true);
 
                //0 是本身，1 是调用方，2 是调用方的调用方... 以此类推
                var currentFrame = stack.GetFrame(index);
                var method = currentFrame.GetMethod();
                var module = method.Module;
                var declaringType = method.DeclaringType;
                var stackFrames = stack.GetFrames();
 
                string callChain = string.Join(" -> ", stackFrames.Select((r, i) =>
                {
                    if (i == 0) return null;
                    var m = r.GetMethod();
                    return $"{m.DeclaringType.FullName}.{m.Name}";
                }).Where(r => !string.IsNullOrWhiteSpace(r)).Reverse());
 
                return new MethodInfo()
                {
                    Method = method,
                    ModuleName = module.Name,
                    Namespace = declaringType.Namespace,
                    ClassName = declaringType.Name,
                    FullClassName = declaringType.FullName,
                    MethodName = method.Name,
                    CallChain = callChain,
                    LineNumber = currentFrame.GetFileLineNumber(),
                    FileName = currentFrame.GetFileName(),
                };
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex);
                return null;
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// 方法调用信息
        /// </summary>
        public class MethodInfo
        {
            /// <summary>
            /// 方法完整信息；
            /// </summary>
            public MethodBase Method { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 模块名
            /// </summary>
            public string ModuleName { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 命名空间
            /// </summary>
            public string Namespace { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 类名
            /// </summary>
            public string ClassName { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 完整类名
            /// </summary>
            public string FullClassName { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 方法名
            /// </summary>
            public string MethodName { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 调用链
            /// </summary>
            public string CallChain { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 行号
            /// </summary>
            public int LineNumber { get; set; }
 
            /// <summary>
            /// 文件名
            /// </summary>
            public string FileName { get; set; }
        }
 
        #endregion
    }
}

最后，恢复测试程序构造函数处的重定向语句为之前的写法，自动识别为调用 ConsoleWriter 中我们新增的那个构造函数：