C# 传统遍历与迭代器

2019-11-06 06:16:23

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来源：转载

供稿：网友

引言:

　　在C# 1.0中我们经常使用foreach来遍历一个集合中的元素,然而一个类型要能够使用foreach关键字来对其进行遍历必须实现IEnumerable或IEnumerable接口,(之所以来必须要实现IEnumerable这个接口,是因为foreach是迭代语句,要使用foreach必须要有一个迭代器才行的，然而IEnumerable接口中就有IEnumerator GetEnumerator()方法是返回迭代器的，所以实现了IEnumerable接口，就必须实现GetEnumerator()这个方法来返回迭代器，有了迭代器就自然就可以使用foreach语句了),然而在C# 1.0中要获得迭代器就必须实现IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法，然而要实现一个迭代器就必须实现IEnumerator接口中的bool MoveNext()和void Reset()方法,然而 C# 2.0中提供 yield关键字来简化迭代器的实现,这样在C# 2.0中如果我们要自定义一个迭代器就容易多了。下面就具体介绍了C# 2.0 中如何提供对迭代器的支持.

一、迭代器的介绍

　　迭代器大家可以想象成数据库的游标,即一个集合中的某个位置,C# 1.0中使用foreach语句实现了访问迭代器的内置支持，使用foreach使我们遍历集合更加容易（比使用for语句更加方便，并且也更加容易理解），foreach被编译后会调用GetEnumerator来返回一个迭代器，也就是一个集合中的初始位置（foreach其实也相当于是一个语法糖，把复杂的生成代码工作交给编译器去执行）。

二、C#1.0如何实现迭代器

　　在C# 1.0 中实现一个迭代器必须实现IEnumerator接口，下面代码演示了传统方式来实现一个自定义的迭代器：

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> /// 朋友类 /// </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("张三"), 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; } } // 实现IEnumerable<T>接口方法 public IEnumerator GetEnumerator() { return new FriendIterator(this); } } /// <summary> /// 自定义迭代器，必须实现 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 实现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 }}

运行结果：这里写图片描述

三、使用C#2.0的新特性简化迭代器的实现

　　在C# 1.0 中要实现一个迭代器必须实现IEnumerator接口，这样就必须实现IEnumerator接口中的MoveNext、Reset方法和Current属性，从上面代码中看出,为了实现FriendIterator迭代器需要写40行代码,然而在C# 2.0 中通过yield return语句简化了迭代器的实现，下面看看C# 2.0中简化迭代器的代码：

using System;using System.Collections;namespace CSharp2._0版迭代器{ class Program { #region C# 2.0 使用 yield return 语句实现迭代器 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中简化迭代器的实现 public IEnumerator GetEnumerator() { for (int index = 0; index < carArray.Length; index++) { // 使用yield return 就不需要额外定义一个类似FriendIterator的迭代器来实现IEnumerator // 在C# 2.0中只需要使用下面语句就可以实现一个迭代器 yield return carArray[index]; } } } #endregion static void Main(string[] args) { #region C#2.0的新特性简化迭代器的实现 Cars carsCollection = new Cars(); foreach (Car car in carsCollection) { Console.WriteLine(car.BrandName); } Console.ReadKey(); #endregion } }}

　在上面代码中有一个yield return 语句，这个语句的作用就是告诉编译器GetEnumerator方法不是一个普通的方法，而是实现一个迭代器的方法，当编译器看到yield return语句时，编译器知道需要实现一个迭代器,所以编译器生成中间代码时为我们生成了一个IEnumerator接口的对象,大家可以通过Reflector工具进行查看：　这里写图片描述从上面截图可以看出,yield return 语句其实是C#中提供的另一个语法糖，简化我们实现迭代器的源代码，把具体实现复杂迭代器的过程交给编译器帮我们去完成。

四、迭代器的执行过程这里写图片描述

五、迭代器的延迟计算从第四部分中迭代器的执行过程中可以知道迭代器是延迟计算的, 因为迭代的主体在MoveNext()中实现（因为在MoveNext()方法中访问了集合中的当前位置的元素），Foreach中每次遍历执行到in的时候才会调用MoveNext()方法，所以迭代器可以延迟计算,下面通过一个示例来演示迭代器的延迟计算:

using System;using System.Collections.Generic;namespace CSharp2._0迭代器的执行过程{ class Program { #region 迭代器的延迟计算 public static IEnumerable<int> WithNoIterator() { List<int> list = new List<int>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Console.WriteLine("当前i的值为：{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, 当前i的值为：{0}", i); if (i > 1) { yield return i; } } } #endregion static void Main(string[] args) { // 测试一 Console.WriteLine("测试一："); WithNoIterator(); Console.WriteLine(); // 测试二 Console.WriteLine("测试二："); WithIterator(); Console.WriteLine(); // 测试三 Console.WriteLine("测试三："); foreach (int j in WithIterator()) { Console.WriteLine("在main输出语句中，当前i的值为：{0}", j); } Console.ReadKey(); } }}

运行结果：这里写图片描述

测试一：正如我们期望的那样输出了结果，列出来是为了更好说明测试二迭代器的延迟计算测试二：什么都没有输出，我们用Reflector工具查看WithIterator()方法：这里写图片描述　　代码中调用WithIterator()时，对于编译器而言,就是实例化了一个< WithIterator > d_１的对象（< WithIterator > d_1类是编译看到WithIterator方法中包含Yield return 语句生成的一个迭代器类），所以运行测试一的代码时，控制台中什么都不输出。

测试三：为什么2,3,4会运行两次的呢?下面具体为大家分析下为什么会有这样的结果。我们用Reflector工具查看MoveNext()：

这里写图片描述

　　从截图中可以看到，将下面的输出语句

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

生成到迭代器的 MoveNext()方法体中了，所以

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

WithIterator方法中的值，被依次输出到控制台了。

参考 “迭代器的执行过程”图中的示意，程序在执行到yield return i 关键字时才会返回下面的foreach循环，将i值带回给j，输出

Console.WriteLine("在main输出语句中，当前i的值为：{0}", j);

后继续执行for循环，所以 2，3，4被输出到屏幕2次

六、总结　　本文主要介绍了C# 2.0中通过yield return语句对迭代器实现的简化,然而对于编译器而言，却没有简化，它同样生成了一个类去实现IEnumerator接口，只是我们开发人员去实现一个迭代器得到了简化而已。通过本文大家可以对迭代器有一个进一步的认识，并且迭代器的延迟计算也是Linq的基础。

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