C# 傳統遍歷與迭代器
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,然而一個型別要能夠使用foreach關鍵字來對其進行遍歷必須實現IEnumerable或IEnumerable介面,(之所以來必須要實現IEnumerable這個介面,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介面中就有IEnumerator GetEnumerator()方法是返回迭代器的，所以實現了IEnumerable介面，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介面中的GetEnumerator()方法，然而要實現一個迭代器就必須實現IEnumerator介面中的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援.
一、迭代器的介紹
迭代器大家可以想象成資料庫的遊標,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建支援，使用foreach使我們遍歷集合更加容易（比使用for語句更加方便，並且也更加容易理解），foreach被編譯後會呼叫GetEnumerator來返回一個迭代器，也就是一個集合中的初始位置（foreach其實也相當於是一個語法糖，把複雜的生成程式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介面，下面程式碼演示了傳統方式來實現一個自定義的迭代器：
using System;
using 執行結果：
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介面，這樣就必須實現IEnumerator介面中的MoveNext、Reset方法和Current屬性，從上面程式碼中看出,為了實現FriendIterator迭代器需要寫40行程式碼,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中簡化迭代器的程式碼：
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
}
}
}
在上面程式碼中有一個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程式碼時為我們生成了一個IEnumerator介面的物件,大家可以通過Reflector工具進行檢視：
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原始碼，把具體實現複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
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的時候才會呼叫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();
}
}
}
執行結果：
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
測試二：什麼都沒有輸出，我們用Reflector工具檢視WithIterator()方法：
程式碼中呼叫WithIterator()時，對於編譯器而言,就是例項化了一個< WithIterator > d_１的物件（< 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），所以執行測試一的程式碼時，控制檯中什麼都不輸出。
測試三：為什麼2,3,4會執行兩次的呢?下面具體為大家分析下為什麼會有這樣的結果。我們用Reflector工具檢視MoveNext()：
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，被依次輸出到控制檯了。
參考 “迭代器的執行過程”圖中的示意，程式在執行到yield return i 關鍵字時才會返回下面的foreach迴圈，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);後繼續執行for迴圈，所以 2，3，4被輸出到螢幕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,然而對於編譯器而言，卻沒有簡化，它同樣生成了一個類去實現IEnumerator介面，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，並且迭代器的延遲計算也是Linq的基礎。
參考連結：