C#中foreach实现原理详解

2020-01-24 00:27:48

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供稿：网友

本文主要记录我在学习C#中foreach遍历原理的心得体会。

对集合中的要素进行遍历是所有编码中经常涉及到的操作，因此大部分编程语言都把此过程写进了语法中，比如C#中的foreach。经常会看到下面的遍历代码：

var lstStr = new List<string> { "a", "b" };   foreach (var str in lstStr)      {        Console.WriteLine(str);      }

实际此代码的执行过程：

var lstStr = new List<string> {"a", "b"};   IEnumerator<string> enumeratorLst = lstStr.GetEnumerator();   while (enumeratorLst.MoveNext())      {        Console.WriteLine(enumeratorLst.Current);      }

会发现有GetEnumerator()方法和IEnumerator<string>类型，这就涉及到可枚举类型和枚举器的概念。

为了方便理解，以下为非泛型示例：

// 摘要://   公开枚举器，该枚举器支持在非泛型集合上进行简单迭代。  public interface IEnumerable  {    // 摘要:    //   返回一个循环访问集合的枚举器。    //    // 返回结果:    //   可用于循环访问集合的 System.Collections.IEnumerator 对象。    IEnumerator GetEnumerator();  }

实现了此接口的类称为可枚举类型，是可以用foreach进行遍历的标志。

方法GetEnumerator()的返回值是枚举器，可以理解为游标。

// 摘要://   支持对非泛型集合的简单迭代。  public interface IEnumerator  {    // 摘要:    //   获取集合中的当前元素。    //    // 返回结果:    //   集合中的当前元素。    //    // 异常:    //  System.InvalidOperationException:    //   枚举数定位在该集合的第一个元素之前或最后一个元素之后。    object Current { get; }    // 摘要:    //   将枚举数推进到集合的下一个元素。    //    // 返回结果:    //   如果枚举数成功地推进到下一个元素，则为 true；如果枚举数越过集合的结尾，则为 false。    //    // 异常:    //  System.InvalidOperationException:    //   在创建了枚举数后集合被修改了。    bool MoveNext();    //    // 摘要:    //   将枚举数设置为其初始位置，该位置位于集合中第一个元素之前。    //    // 异常:    //  System.InvalidOperationException:    //   在创建了枚举数后集合被修改了。    void Reset();  }

以下是自定义一个迭代器的示例（https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.collections.ienumerator.aspx）：

using System;using System.Collections;// Simple business object.public class Person{  public Person(string fName, string lName)  {    this.firstName = fName;    this.lastName = lName;  }  public string firstName;  public string lastName;}// Collection of Person objects. This class// implements IEnumerable so that it can be used// with ForEach syntax.public class People : IEnumerable{  private Person[] _people;  public People(Person[] pArray)  {    _people = new Person[pArray.Length];    for (int i = 0; i < pArray.Length; i++)    {      _people[i] = pArray[i];    }  }// Implementation for the GetEnumerator method.  IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()  {    return (IEnumerator) GetEnumerator();  }  public PeopleEnum GetEnumerator()  {    return new PeopleEnum(_people);  }}// When you implement IEnumerable, you must also implement IEnumerator.public class PeopleEnum : IEnumerator{  public Person[] _people;  // Enumerators are positioned before the first element  // until the first MoveNext() call.  int position = -1;  public PeopleEnum(Person[] list)  {    _people = list;  }  public bool MoveNext()  {    position++;    return (position < _people.Length);  }  public void Reset()  {    position = -1;  }  object IEnumerator.Current  {    get    {      return Current;    }  }  public Person Current  {    get    {      try      {        return _people[position];      }      catch (IndexOutOfRangeException)      {        throw new InvalidOperationException();      }    }  }}class App{  static void Main()  {    Person[] peopleArray = new Person[3]    {      new Person("John", "Smith"),      new Person("Jim", "Johnson"),      new Person("Sue", "Rabon"),    };    People peopleList = new People(peopleArray);    foreach (Person p in peopleList)      Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName);  }}/* This code produces output similar to the following: * * John Smith * Jim Johnson * Sue Rabon * */

在有了yield这个关键字以后，我们可以通过这样的方式来创建枚举器：

using System;using System.Collections;// Simple business object.public class Person{  public Person(string fName, string lName)  {    this.firstName = fName;    this.lastName = lName;  }  public string firstName;  public string lastName;}// Collection of Person objects. This class// implements IEnumerable so that it can be used// with ForEach syntax.public class People : IEnumerable{  private Person[] _people;  public People(Person[] pArray)  {    _people = new Person[pArray.Length];    for (int i = 0; i < pArray.Length; i++)    {      _people[i] = pArray[i];    }  }  // Implementation for the GetEnumerator method.  IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()  {    for (int i = 0; i < _people.Length; i++)    {      yield return _people[i];    }  }}class App{  static void Main()  {    Person[] peopleArray = new Person[3]    {      new Person("John", "Smith"),      new Person("Jim", "Johnson"),      new Person("Sue", "Rabon"),    };    People peopleList = new People(peopleArray);    foreach (Person p in peopleList)      Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName);  }}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持武林网。

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