1、概述
本文通過手動實現(xiàn)迭代器來了解foreach語句的本質(zhì)。
2、使用foreach語句遍歷集合
在C#中，使用foreach語句來遍歷集合。foreach語句是微軟提供的語法糖，使用它可以簡化C#內(nèi)置迭代器的使用復雜性。編譯foreach語句，會生成調(diào)用GetEnumerator和MoveNext方法以及Current屬性的代碼，這些方法和屬性恰是C#內(nèi)置迭代器所提供的。下面將通過實例來說明這一切。
例1：使用foreach來遍歷集合
//************************************************************ // // foreach應用示例代碼 // // Author：三五月兒 // // Date：2014/09/10 // // //************************************************************ using System;using System.Collections;using System.Collections.Generic;namespace IEnumerableExp{ class Program { static void Main(string[] args) { List<Student> studentList = new List<Student>() { new Student(){Id = 1, Name = "三五月兒", Age = 23}, new Student(){Id = 2, Name = "張三豐", Age = 108}, new Student(){Id = 3, Name = "艾爾克森", Age = 25}, new Student(){Id = 3, Name = "穆里奇", Age = 27} }; foreach (var student in studentList) { Console.WriteLine("Id = {0}, Name = {1}, Age = {2}", student.Id,student.Name,student.Age); } } } public class Student { public int Id { get; set; } public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } }}代碼中，使用foreach語句遍歷Student對象的集合，依次輸出Student對象的Id，Name，Age屬性值。使用ILDASM查看程序?qū)腎L代碼，下面這些是與foreach語句相關的IL代碼：
IL_00c6: callvirt instance valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<!0> class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<class IEnumerableExp.Student>::GetEnumerator() IL_00d1: call instance !0 valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<class IEnumerableExp.Student>::get_Current()IL_0102: call instance bool valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<class IEnumerableExp.Student>::MoveNext()
在IL代碼中，是不是找到了GetEnumerator和MoveNext方法以及Current屬性的身影，可見：foreach語句確實是微軟提供的用來支持C#內(nèi)置迭代器操作的語法糖，因為這些方法和屬性正是C#內(nèi)置迭代器所提供的。
當然，除了使用foreach語句來遍歷集合外，還可以使用C#內(nèi)置迭代器提供的方法和屬性來遍歷集合，本例中還可以使用下面的代碼來完成遍歷操作：
IEnumerator<Student> studentEnumerator = studentList.GetEnumerator();while (studentEnumerator.MoveNext()){ var currentStudent = studentEnumerator.Current as Student; Console.WriteLine("Id = {0}, Name = {1}, Age = {2}", currentStudent.Id, currentStudent.Name, currentStudent.Age);}在第二種方法中，通過調(diào)用GetEnumerator和MoveNext方法以及Current屬性來完成遍歷操作，是不是與foreach語句編譯后生成的代碼一致啊。
兩種遍歷方法，都會得到下圖所示結(jié)果：
圖1 遍歷集合元素
查看代碼中GetEnumerator和MoveNext方法以及Current屬性的定義，發(fā)現(xiàn)GetEnumerator方法來自于IEnumerable接口，而MoveNext方法與Current屬性來自于IEnumerator接口。實現(xiàn)C#迭代器都應該實現(xiàn)這兩個接口。下面就手動實現(xiàn)一個迭代器來操作學生對象的集合。
3、手動實現(xiàn)一個迭代器
前面使用到的是C#內(nèi)置迭代器，當然，我們完全可以手動實現(xiàn)一個自己的迭代器。
例2：手動實現(xiàn)迭代器
//************************************************************ // // foreach應用示例代碼 // // Author：三五月兒 // // Date：2014/09/10 // // //************************************************************ using System;using System.Collections;using System.Collections.Generic;namespace IEnumerableExp{ class Program { static void Main(string[] args) { Student[] students = new Student[4] { new Student(){Id = 1, Name = "三五月兒", Age = 23}, new Student(){Id = 2, Name = "張三豐", Age = 108}, new Student(){Id = 3, Name = "艾爾克森", Age = 25}, new Student(){Id = 3, Name = "穆里奇", Age = 27} }; StudentSet studentSet = new StudentSet(students); foreach (var student in studentSet) { Console.WriteLine("Id = {0}, Name = {1}, Age = {2}", student.Id, student.Name, student.Age); } } } public class Student { public int Id { get; set; } public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } } public class StudentSet : IEnumerable { private Student[] students; public StudentSet(Student[] inputStudents) { students = new Student[inputStudents.Length]; for (int i = 0; i < inputStudents.Length; i++) { students[i] = inputStudents[i]; } } IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return (IEnumerator)GetEnumerator(); } public StudentEnumerator GetEnumerator() { return new StudentEnumerator(students); } } public class StudentEnumerator : IEnumerator { public Student[] students; int position = -1; public StudentEnumerator(Student[] students) { this.students = students; } public bool MoveNext() { position++; return (position < students.Length); } public void Reset() { position = -1; } object IEnumerator.Current { get { return Current; } } public Student Current { get { try { return students[position]; } catch (IndexOutOfRangeException) { throw new InvalidOperationException(); } } } }}代碼中定義學生集合類StudentSet，在類中使用Student類型的數(shù)組來保存學生元素，該類實現(xiàn)IEnumerable接口，所以StudentSet類必須實現(xiàn)IEnumerable接口的GetEnumerator方法，該方法返回實現(xiàn)了IEnumerator接口的迭代器StudentEnumerator。
下面來看看StudentEnumerator類的定義，StudentEnumerator表示遍歷學生集合的迭代器，使用它提供的方法和屬性可以遍歷集合的元素，該類實現(xiàn)IEnumerator接口，所以必須實現(xiàn)IEnumerator接口提供的MoveNext和Reset方法以及Current屬性。StudentEnumerator類使用Student類型的集合students來保存需要遍歷的集合。使用私有變量position來記錄元素的位置，一開始position被賦值為-1，定位于集合中第一個元素的前面，在Reset方法中也可以將position的值置為-1，表示回到遍歷操作前的狀態(tài)。在MoveNext方法中先將position加1，再將其與集合的長度進行比較，看是否已經(jīng)遍歷完了所有元素，若未完返回true，否則返回false。在只讀屬性Current的實現(xiàn)中通過代碼students[position]返回students集合中position位置的元素值。在使用迭代器時，需要先調(diào)用MoveNext方法判斷下一個元素是否存在，如存在使用Current屬性得到這個值，若不存在則表示已經(jīng)遍歷完所有元素，將停止遍歷操作。
代碼中同樣使用foreach語句來遍歷StudentSet對象中的元素并輸出，與使用內(nèi)置迭代器的效果一致。
4、總結(jié)
實現(xiàn)迭代器需要借助于IEnumerable與IEnumerator接口，接口IEnumerator提供的方法GetEnumerator可以返回實現(xiàn)IEnumerator接口的迭代器，而IEnumerator接口中包含了實現(xiàn)迭代器所需的方法及屬性的定義。凡是實現(xiàn)了迭代器的類都可以使用foreach語句來遍歷其元素，因為foreach語句是微軟提供的支持內(nèi)置迭代器的語法糖，編譯foreach語句后生成的代碼與使用迭代器的代碼完全一致。
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