【.NET】控制台应用程序的各种交互玩法
老周是一个不喜欢做界面的码农，所以很多时候能用控制台交互就用控制台交互，既方便又占资源少。有大伙伴可能会说，控制台全靠打字，不好交互。那不一定的，像一些选项类的交互，可以用键盘按键（如方向键），可比用鼠标快得多。当然了，要是要触控的话，是不太好用，只能做UI了。
关于控制台交互，大伙伴们也许见得最多的是进度条，就是输出一行但末尾不加 \n，而是用 \r 回到行首，然后输出新的内容，这样就做出进度条了。不过这种方法永远只能修改最后一行文本。
于是，有人想出了第二种方案——把要输出的文本存起来（用二维数组，啥的都行），每次更新输出时把屏幕内容清空重新输出。这就类似于窗口的刷新功能。缺点是文本多的时候会闪屏。
综合来说，局部覆盖是最优方案。就是我要修改某处的文本，我先把光标移到那里，覆盖掉这部分内容即可。这么一来，咱们得了解，在控制台程序中，光标是用行、列定位的。其移动的单位不是像素，是字符。比如 0 是第一行文本，1 是第二行文本……对于列也是这样。所以，(2, 4) 表示第三行的第五个字符处。这个方案是核心原理。
当然了，上述方案只是程序展示给用户看的，若配合用户的键盘输入，交互过程就完整了。
下面给大伙伴们做个演示，以便了解其原理。
internal class Program { static void Main(string[] args) { // 我们先输出三行 Console.WriteLine("===================="); Console.WriteLine("你好，小子"); Console.WriteLine("===================="); // 我们要改变的是第二行文本 // 所以top=1 int x = 10; do { // 重新定位光标 Console.SetCursorPosition(0, 1); Console.Write("离爆炸还剩 {0} 秒", x); Thread.Sleep(1000); } while ((--x) >= 0); Console.SetCursorPosition(0, 1); Console.Write("Boom!!"); Console.Read(); } }
SetCursorPosition 方法的签名如下：
public static void SetCursorPosition(int left, int top);
left 参数是指光标距离控制台窗口左边沿的位移，top 参数指定的是光标距离窗口上边沿的位移。因此，left 表示的是列，top 表示的是行。都是从 0 开始的。
你得注意的是，在覆盖旧内容的时候，要用 Write 方法，不要调用 WriteLine 方法。你懂的，WriteLine 方法会在末尾产生换行符，那样会破坏原有文本的布局的，覆写后会出现N多空白行。
咱们看看效果。
这时候会发现一个问题：输出“Boom!!”后，后面还有上一次的内容未完全清除，那是因为，新的内容文本比较短，没有完全覆写前一次的内容。咱们可以把字符串填充一下。
Console.Write("Boom!!".PadRight(Console.BufferWidth, ' '));
BufferWidth 是缓冲区宽度，即一整行文本的宽度。Buffer 指的是窗口中输出文本的一整块区域，它的面积会大于/等于窗口大小。不过，咱们好像也没必要填充那么多空格，比竟文本不长，要不，咱们就填充一部分空格好了。
Console.Write("Boom!!".PadRight(30, ' '));
30 是总长度，即字符加上填充后总长度为 30。好了，这下子就完美了。
存在的问题：直接运行控制台应用程序是一切正常的，但如果先启动 CMD，再运行程序就不行了。原因未知。
咱们也不总是让用户输入命令来交互的，也可以列一组选项，让用户去选一个。下面咱们举一例：运行后输出五个选项，用户可以按上、下箭头键来选一项，按 ESC/回车 可以退出循环。
static void Main(string[] args) { // 下面这行是隐藏光标，这样好看一些 Console.CursorVisible = false; const string Indicator = "* "; // 前导符 int indicatWidth = Indicator.Length;// 前导符长度 // 先输出选项 string[] options = [ "雪花", "梨花", "豆腐花", "小花", "眼花" ]; foreach(string s in options) { Console.WriteLine(s.PadLeft(indicatWidth + s.Length)); } // 表示当前所选 int currentSel = -1; // 表示前一个选项 int prevSel = -1; ConsoleKeyInfo key; while(true) { key = Console.ReadKey(true); // ESC/Enter 退出 if (key.Key == ConsoleKey.Escape || key.Key == ConsoleKey.Enter) { // 光标移出选项列表所在的行 Console.SetCursorPosition(0, options.Length+1); break; } switch (key.Key) { case ConsoleKey.UpArrow: // 向上 prevSel = currentSel; // 保存前一个被选项索引 currentSel--; break; case ConsoleKey.DownArrow: prevSel = currentSel; currentSel++; break; default: // 啥也不做 break; } // 先清除前一个选项的标记 if(prevSel > -1 && prevSel < options.Length) { Console.SetCursorPosition(0, prevSel); Console.Write("".PadLeft(indicatWidth, ' ')); } // 再看看当前项有没有超出范围 if (currentSel < 0) currentSel = 0; if (currentSel > options.Length - 1) currentSel = options.Length - 1; // 设置当前选择项的标记 Console.SetCursorPosition(0, currentSel); Console.Write(Indicator); } if(currentSel != -1) { var selItem = options[currentSel]; Console.WriteLine($"你选的是：{selItem}"); } }
首先，CursorVisible 属性设置为 false，隐藏光标，这样用户在操作过程看不见光标闪动，会友好一些。毕竟我们这里不需要用户输入内容。
选项内容是通过字符串数组来定义的，先在屏幕上输出，然后在 while 循环中分析用户按的是不是上、下方向键。向上就让索引 -1，向下就让索引 +1。为什么要定义一个 prevSel 变量呢？因为这是单选项，同一时刻只能选一个，被选中的项前面会显示“* ”。当选中的项切换后，前一个被选的项需要把“* ”符号清除掉，然后再设置新选中的项前面的“* ”。所以，咱们需要一个变量来暂时记录上一个被选中的索引。
如果你的程序逻辑复杂，这些功能可以封装一下，比如用某结构体记录选择状态，或者干脆加上事件处理，当按上、下键后调用相关的委托触发事件。这里我为了让大伙伴们看得舒服一些，就不封装那么复杂了。
运作过程是这样的：
1、初始时，一个没选上；
2、按【向下】键，此时当前被选项变成0（即第一项），上一个被选项仍然是 -1；
3、前一个被选项是-1，无需清除前导字符；
4、设置第0行（0就是刚被选中的）的前导符，即在行首覆写上“* ”；
5、继续按【向下】键，此时被选项为 1，上一个被选项为 0；
6、清除上一个被选项0的前导符，设置当前项1的前导符；
7、如果按【向上】键，当前选中项变回0，上一个被选项是1；
8、清除1处的前导符，设置0处的前导符。
其他选项依此类推。
来，看看效果。
怎么样，还行吧。可是，你又想了：要是在被选中时改变一下背景色，岂不美哉。好，改一下代码。
…… // 先清除前一个选项的标记 if(prevSel > -1 && prevSel < options.Length) { Console.SetCursorPosition(0, prevSel); // 把背景改回默认 Console.ResetColor(); Console.Write("".PadLeft(indicatWidth, ' ') + options[prevSel]); } // 再看看当前项有没有超出范围 if (currentSel < 0) currentSel = 0; if (currentSel > options.Length - 1) currentSel = options.Length - 1; // 设置当前选择项的标记 // 这一次不仅要写前导符，还要重新输出文本 Console.BackgroundColor = ConsoleColor.Blue; // 背景蓝色 Console.SetCursorPosition(0, currentSel); // 文本要重新输出 Console.Write(Indicator + options[currentSel]); ……
ResetColor 方法是重置颜色为默认值，BackgroundColor 属性设置文本背景色。颜色一旦修改，会应用到后面所输出的文本。所以当你要输出不同样式的文本前，要先改颜色。
效果很不错的。
咱们扩展一下思路，还可以实现能动态更新的表格。请看以下示例：
static void Main(string[] args) { // 隐藏光标 Console.CursorVisible = false; // 控制台窗口标题 Console.Title = "万人迷赛事直通车"; // 生成随机数对象，稍后用它随机生成时速 Random rand = new(DateTime.Now.Nanosecond); // 第0行：标题 Console.WriteLine("2023非正常人类摩托车大赛"); // 第1行：分隔线 Console.WriteLine("--------------------------------------------"); // 第2行：表头 Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green; Console.Write("{0,-4}", "编号"); Console.Write("{0,-8}", "选手"); Console.Write("{0,-5}", "颜色"); Console.Write("{0,-8}\n", "实时速度(Km)"); Console.ResetColor(); // 重置颜色 // 数据 string[][] data = [ ["1", "张天师", "白", "78"], ["2", "王光水", "蓝", "81"], ["3", "戴胃王", "红", "80"], ["4", "马真帅", "黄", "77"], ["5", "钟小瓶", "黑", "83"], ["6", "江三鳖", "紫", "78"] ]; // 输出数据 foreach (var dt in data) { Console.Write("{0,-6}{1,-7}{2,-6}{3,-5}\n", dt[0], dt[1], dt[2], dt[3]); } // 数据列表开始行 int startLine = 3; // 数据列表结束行 int endLine = startLine + data.Length; // 覆写开始列 int startCol = 23; // 循环更新 while(true) { for(int i = startLine; i < endLine; i++) { // 生成随机数 int num = rand.Next(60, 100); // 移动光标 Console.SetCursorPosition(startCol, i); // 覆盖内容 Console.Write($"{num,-5}"); // 暂停一下 Thread.Sleep(300); } } }
这个例子在 while 循环内生成随机数，然后逐行更新最后一个字段的值。
运行效果如下：
下面咱们来做来好玩的进度条。
static void Main(string[] args) { Console.CursorVisible = false; // 进度条模板 string strTemplate = "[ {0,5:P0} ]"; Console.WriteLine(string.Format(strTemplate, 0.0d)); for (int i = 0; i <= 100; i++) { // 计算比例 double pc = (double)i / 100; // 产生进度文件 string pstr = string.Format(strTemplate, pc); // 两边的中括号不用覆盖 var subContent = pstr[1..^1]; // 总字符数 int totalChars = subContent.Length; // 有多少个字符要高亮显示 int highlightChars = (int)(pc * totalChars); // 定位光标 Console.SetCursorPosition(1, 0); // 改变颜色 Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Black; Console.BackgroundColor = ConsoleColor.DarkYellow; // 先写前半段字符串 Console.Write(subContent.Substring(0, highlightChars)); // 重置颜色 Console.ResetColor(); // 再写后半段字符串 Console.Write(subContent.Substring(highlightChars)); // 暂停一下 Thread.Sleep(100); } // 重置颜色 Console.ResetColor(); Console.WriteLine(); Console.Read(); }
效果如下：
说说原理：
1、进度字符串的格式：[ 100% ]，百分比显示部分固定为五个字符（格式控制符 {0,5:P0}）；
2、头尾的中括号是不用改变的，但[、]之间的内容需要每次刷新；
3、根据百分比算出，代表进度的字符个数。方法是 HL = 字符串总长（除去两边的中括号）× xxx%；
4、将要覆盖的字符串内容分割为两段输出。
a、第一段字符串输出前把背景色改为深黄色，前景色改为黑色。然后输出从 0 索引处起，输出 HL 个字符；
b、第二段字符串输出前重置颜色，接着从索引 HL 起输出直到末尾。
随着百分比的增长，第一段字符的长度越来越长——即背景为DarkYellow 的字符所占比例更多。
现在，获取控制台窗口句柄来绘图的方式已经不能用了。不过，咱们通过字符也是可以拼接图形的。咱们看例子。
#pragma warning disable CA1416 static void Main(string[] args) { Console.CursorVisible = false; // 隐藏光标 Console.SetWindowSize(100, 100); Bitmap bmp = new Bitmap(32, 32); using(Graphics g = Graphics.FromImage(bmp)) { g.Clear(Color.White); // 画笔 Pen myPen = new(Color.Black, 1.0f); g.DrawEllipse(myPen, new Rectangle(0, 0, bmp.Width-1, bmp.Height-1)); } // 逐像素访问位图 // 如果遇到黑色就填字符，白色就是空格 for(int h = 0; h < bmp.Height; h++) { // 定位光标 Console.SetCursorPosition(0, h); for (int w = 0; w < bmp.Width; w++) { Color c = bmp.GetPixel(w, h); // 黑色 if(c.ToArgb() == Color.Black.ToArgb()) { Console.Write("**"); } // 白色 else { Console.Write(" "); } } } } #pragma warning restore CA1416
控制台应用程序项目要添加以下 Nuget 包：
<ItemGroup> <PackageReference Include="System.Drawing.Common" Version="8.0.0" /> </ItemGroup>
这是为了使用 Drawing 相关的类。我说说上面示例的原理：
1、先创建内存在的位图对象（Bitmap类）；
2、用 Graphics 对象，以黑色钢笔画一个圆。注意，笔是黑色的，后面有用；
3、逐像素获取位图的颜色，映射到控制台窗口的行、列中。如果像素是黑色，就输出“**”，否则输出“ ”（两个空格）。
为什么要用两个字符呢？用一个字符它的宽度太窄，图像会变形，只好用两个字符了。汉字就不需要，一个字符即可。
咱们看看效果。
生成位图时，尺寸不要太大，不然很占屏幕。毕竟控制台是以字符来计量的，不是像素。
