C# 傳統遍歷與迭代器

2019-11-06 06:16:23

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

引言:

　　在C# 1.0中我們經常使用foreach來遍歷一個集合中的元素,然而一個類型要能夠使用foreach關鍵字來對其進行遍歷必須實現IEnumerable或IEnumerable接口,(之所以來必須要實現IEnumerable這個接口,是因為foreach是迭代語句,要使用foreach必須要有一個迭代器才行的，然而IEnumerable接口中就有IEnumerator GetEnumerator()方法是返回迭代器的，所以實現了IEnumerable接口，就必須實現GetEnumerator()這個方法來返回迭代器，有了迭代器就自然就可以使用foreach語句了),然而在C# 1.0中要獲得迭代器就必須實現IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法，然而要實現一個迭代器就必須實現IEnumerator接口中的bool MoveNext()和void Reset()方法,然而 C# 2.0中提供 yield關鍵字來簡化迭代器的實現,這樣在C# 2.0中如果我們要自定義一個迭代器就容易多了。下面就具體介紹了C# 2.0 中如何提供對迭代器的支持.

一、迭代器的介紹

　　迭代器大家可以想象成數據庫的游標,即一個集合中的某個位置,C# 1.0中使用foreach語句實現了訪問迭代器的內置支持，使用foreach使我們遍歷集合更加容易（比使用for語句更加方便，并且也更加容易理解），foreach被編譯后會調用GetEnumerator來返回一個迭代器，也就是一個集合中的初始位置（foreach其實也相當于是一個語法糖，把復雜的生成代碼工作交給編譯器去執行）。

二、C#1.0如何實現迭代器

　　在C# 1.0 中實現一個迭代器必須實現IEnumerator接口，下面代碼演示了傳統方式來實現一個自定義的迭代器：

using System;using System.Collections;namespace 迭代器Demo{ class PRogram { static void Main(string[] args) { Friends friendcollection = new Friends(); foreach (Friend f in friendcollection) { Console.WriteLine(f.Name); } Console.Read(); } } /// <summary> /// 朋友類 /// </summary> public class Friend { private string name; public string Name { get { return name; } set { name = value; } } public Friend(string name) { this.name = name; } } /// <summary> /// 朋友集合 /// </summary> public class Friends : IEnumerable { private Friend[] friendarray; public Friends() { friendarray = new Friend[] { new Friend("張三"), new Friend("李四"), new Friend("王五") }; } // 索引器 public Friend this[int index] { get { return friendarray[index]; } } public int Count { get { return friendarray.Length; } } // 實現IEnumerable<T>接口方法 public IEnumerator GetEnumerator() { return new FriendIterator(this); } } /// <summary> /// 自定義迭代器，必須實現 IEnumerator接口 /// </summary> public class FriendIterator : IEnumerator { private readonly Friends friends; private int index; private Friend current; internal FriendIterator(Friends friendcollection) { this.friends = friendcollection; index = 0; } #region 實現IEnumerator接口中的方法 public object Current { get { return this.current; } } public bool MoveNext() { if (index + 1 > friends.Count) { return false; } else { this.current = friends[index]; index++; return true; } } public void Reset() { index = 0; } #endregion }}

運行結果：這里寫圖片描述

三、使用C#2.0的新特性簡化迭代器的實現

　　在C# 1.0 中要實現一個迭代器必須實現IEnumerator接口，這樣就必須實現IEnumerator接口中的MoveNext、Reset方法和Current屬性，從上面代碼中看出,為了實現FriendIterator迭代器需要寫40行代碼,然而在C# 2.0 中通過yield return語句簡化了迭代器的實現，下面看看C# 2.0中簡化迭代器的代碼：

using System;using System.Collections;namespace CSharp2._0版迭代器{ class Program { #region C# 2.0 使用 yield return 語句實現迭代器 public class Car { public string BrandName { get; set; } public Car() { } public Car(string name) { this.BrandName = name; } } public class Cars : IEnumerable { private Car[] carArray; public Cars() { carArray = new Car[] { new Car("Toyota"), new Car("Nissna"), new Car("Audi") }; } /// <summary> /// 索引器 /// </summary> public Car this[int index] { get { return carArray[index]; } } public int Count { get { return carArray.Length; } } // C# 2.0中簡化迭代器的實現 public IEnumerator GetEnumerator() { for (int index = 0; index < carArray.Length; index++) { // 使用yield return 就不需要額外定義一個類似FriendIterator的迭代器來實現IEnumerator // 在C# 2.0中只需要使用下面語句就可以實現一個迭代器 yield return carArray[index]; } } } #endregion static void Main(string[] args) { #region C#2.0的新特性簡化迭代器的實現 Cars carsCollection = new Cars(); foreach (Car car in carsCollection) { Console.WriteLine(car.BrandName); } Console.ReadKey(); #endregion } }}

　在上面代碼中有一個yield return 語句，這個語句的作用就是告訴編譯器GetEnumerator方法不是一個普通的方法，而是實現一個迭代器的方法，當編譯器看到yield return語句時，編譯器知道需要實現一個迭代器,所以編譯器生成中間代碼時為我們生成了一個IEnumerator接口的對象,大家可以通過Reflector工具進行查看：　這里寫圖片描述從上面截圖可以看出,yield return 語句其實是C#中提供的另一個語法糖，簡化我們實現迭代器的源代碼，把具體實現復雜迭代器的過程交給編譯器幫我們去完成。

四、迭代器的執行過程這里寫圖片描述

五、迭代器的延遲計算從第四部分中迭代器的執行過程中可以知道迭代器是延遲計算的, 因為迭代的主體在MoveNext()中實現（因為在MoveNext()方法中訪問了集合中的當前位置的元素），Foreach中每次遍歷執行到in的時候才會調用MoveNext()方法，所以迭代器可以延遲計算,下面通過一個示例來演示迭代器的延遲計算:

using System;using System.Collections.Generic;namespace CSharp2._0迭代器的執行過程{ class Program { #region 迭代器的延遲計算 public static IEnumerable<int> WithNoIterator() { List<int> list = new List<int>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Console.WriteLine("當前i的值為：{0}", i); if (i > 1) { list.Add(i); } } return list; } public static IEnumerable<int> WithIterator() { for (int i = 0; i < 5; i++) { Console.WriteLine("在WithIterator方法中的, 當前i的值為：{0}", i); if (i > 1) { yield return i; } } } #endregion static void Main(string[] args) { // 測試一 Console.WriteLine("測試一："); WithNoIterator(); Console.WriteLine(); // 測試二 Console.WriteLine("測試二："); WithIterator(); Console.WriteLine(); // 測試三 Console.WriteLine("測試三："); foreach (int j in WithIterator()) { Console.WriteLine("在main輸出語句中，當前i的值為：{0}", j); } Console.ReadKey(); } }}

運行結果：這里寫圖片描述

測試一：正如我們期望的那樣輸出了結果，列出來是為了更好說明測試二迭代器的延遲計算測試二：什么都沒有輸出，我們用Reflector工具查看WithIterator()方法：這里寫圖片描述　　代碼中調用WithIterator()時，對于編譯器而言,就是實例化了一個< WithIterator > d_１的對象（< WithIterator > d_1類是編譯看到WithIterator方法中包含Yield return 語句生成的一個迭代器類），所以運行測試一的代碼時，控制臺中什么都不輸出。

測試三：為什么2,3,4會運行兩次的呢?下面具體為大家分析下為什么會有這樣的結果。我們用Reflector工具查看MoveNext()：

這里寫圖片描述

　　從截圖中可以看到，將下面的輸出語句

Console.WriteLine(“在WithIterator方法中的, 當前i的值為：{0}”, i);

生成到迭代器的 MoveNext()方法體中了，所以

public static IEnumerable<int> WithIterator() { for (int i = 0; i < 5; i++) { Console.WriteLine("在WithIterator方法中的, 當前i的值為：{0}", i); if (i > 1) { yield return i; } } }

WithIterator方法中的值，被依次輸出到控制臺了。

參考 “迭代器的執行過程”圖中的示意，程序在執行到yield return i 關鍵字時才會返回下面的foreach循環，將i值帶回給j，輸出

Console.WriteLine("在main輸出語句中，當前i的值為：{0}", j);

后繼續執行for循環，所以 2，3，4被輸出到屏幕2次

六、總結　　本文主要介紹了C# 2.0中通過yield return語句對迭代器實現的簡化,然而對于編譯器而言，卻沒有簡化，它同樣生成了一個類去實現IEnumerator接口，只是我們開發人員去實現一個迭代器得到了簡化而已。通過本文大家可以對迭代器有一個進一步的認識，并且迭代器的延遲計算也是Linq的基礎。

C#穩固基礎：傳統遍歷與迭代器

C#基礎知識系列]專題十二:迭代器

不能不說的C#特性-迭代器(上)及一些研究過程中的副產品

不能不說的C#特性-迭代器(下)，yield以及流的延遲計算

上一篇：C# 類中隱藏基類方法和Partial

下一篇：我好像學了假語言！！