C#迭代器

最新推荐文章于 2023-09-25 16:38:07 发布

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文章标签： c#

本文详细介绍了C#中的迭代器功能，包括foreach的运行机制、传统集合遍历方式及使用迭代器简化遍历过程。通过实例展示了如何利用迭代器简化代码。

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摘要：迭代器是C#2.0中添加的功能，它能够使我们在类或结构中支持foreach迭代，而不必实现整个IEnumerable/IEnumerable接口。今天我们就一块看一下什么是c#中的迭代器吧。

主要内容：

1.foreach的运行机制

2.传统集合的遍历

3.使用迭代器

一、foreach的运行机制

我们在程序中经常会用到foreach，如果你把它理解成是for的一种简写形式的话那就太大材小用了，事实上foreach中包含了丰富的内容。我们知道要使用foreach遍历集合就必须实现IEnumerable接口，而要实现IEnumerable接口就要实现IEnumerator接口。关于如何实现这两个接口我们在第二部分会看到，在谈foreach的运行机制之前请允许我使用msdn中的Person类（我们下面的几部分中我们还会用到相关的People和PeopleEnum类）：

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Person { public Person(string fName, string lName) { this.firstName = fName; this.lastName = lName; } public string firstName; public string lastName; } }

当然具体细节我就不再说了，有了上面的Person类我们就可以运行下面的代码了：

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Program { static void Main(string[] args) { Person[] persons = new Person[] { new Person("Kenshin","Cui"), new Person("Miaoer","Sun"), new Person("Jinjuan","Shen"), new Person("Yanxin","Nie") }; foreach (Person p in persons) { Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName); } Console.Read(); } } }

具体的运行结果也没有什么可说的，可是为什么会有这样的结果呢？原因可以分两层来解释：第一就是我们的Persons是使用[]符号声明，这是一个Array类的记号。而Array类实现了IEnumerable接口中GetEnumerator()方法，因此它可以使用foreach进行迭代；第二，之所以实现IEnumerable接口的GetEnumerator()方法就能够迭代是因为foreach将上面的代码解析成如下的形式：

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Program { static void Main(string[] args) { Person[] persons = new Person[] { new Person("Kenshin","Cui"), new Person("Miaoer","Sun"), new Person("Jinjuan","Shen"), new Person("Yanxin","Nie") }; //等价的方法 IEnumerator enuerator = persons.GetEnumerator(); while (enuerator.MoveNext()) { Person p = enuerator.Current as Person; Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName); } Console.Read(); } } }

我们知道GetEnumerator()方法返回一个IEnumerator类型的接口，在IEnumerator接口中有一个Current属性来返回当前元素，而其MoveNext()方法又可以移动到集合的下一个元素（有则返回true，无则返回false），如此反复就形成了对整个集合的迭代（具体原理可以参见上面链接的内容）。

二、传统集合的遍历

上面我们谈到Array类实现了IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法，因此可以使用foreach来循环遍历，那么我们自己当然也同样可以实现相关接口。

People类

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { 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]; } } public IEnumerator GetEnumerator() { return new PeopleEnum(_people); } } }

PeopleEnum类

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class PeopleEnum:IEnumerator { public Person[] _people; int position = -1; public PeopleEnum(Person[] list) { _people = list; } public bool MoveNext() { position++; return (position < _people.Length); } public void Reset() { position = -1; } public object Current { get { try { return _people[position]; } catch (IndexOutOfRangeException) { throw new InvalidOperationException(); } } } } }

在上面People类就实现了IEnumerable接口（当然截至到目前其相关内容也必须实现IEnumerator类），因此我们就可以遍历People类：

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Program { /* * 实现IEnumerable（显然目前我们必须先实现IEnumerator） */ static void Main(string[] args) { Person[] persons = new Person[] { new Person("Kenshin","Cui"), new Person("Miaoer","Sun"), new Person("Jinjuan","Shen"), new Person("Yanxin","Nie") }; People pe = new People(persons); foreach (Person p in pe) { Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName); } Console.Read(); } } }

三、使用迭代器

截止到现在我们可以看到如果让一个类或结构支持foreach就必须实现整个IEnumerable接口，这显然过于麻烦，毕竟我们不想在这方面花费太多的时间，那么此时我们就来使用迭代器吧。创建迭代器的最常用的方法就是对IEnumerable接口实现GetEnumerator()方法，例如将上面的People类可以写成这样：

从上面我们可以看到我们完全省略了创建PeopleEnum的过程（事实上我们还可以更简单，下面我们就可以看到，这里主要为了和上面的例子做个对比），当然这一切都归功于迭代器的功劳。迭代器使用yield return语句返回每个元素，yield break终止迭代（其返回类型必须为IEnumerable/IEnumerable、IEnumerator/Ienumerator类型）。yield关键字用于指定返回值，到达yield break时会保存当前位置，直到下次调用迭代器时将从此位置从新开始执行。当编译器见到迭代器时，会自动生成IEnumerable/IEnumerable接口的Current、MoveNext和Dispose方法。

当然可能有朋友到现在还有些模糊，那么您不妨简单的理解为：迭代器就是使用yield帮助我们省去了实现IEnumerator的麻烦（虽然，事实上远不止那么简单）。

之所以今天会想起这个话题，其实是因为偶然看到一段类似下面代码：

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Program { private static IList<Person> FilterPeople(IEnumerable<Person> people) { IList<Person> persons = new List<Person>(); foreach (Person p in people) { if (p.lastName == "Cui") { persons.Add(p); } } return persons; } static void Main(string[] args) { Person[] persons = new Person[] { new Person("Kenshin","Cui"), new Person("Miaoer","Sun"), new Person("Jinjuan","Shen"), new Person("Yanxin","Nie") }; foreach(Person p in FilterPeople(persons)) { Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName); } Console.Read(); } } }

想象一下如果使用迭代块（包含yield语句的方法或属性）会不会更优雅呢：

using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace IteratorDemo { class Program { /* * 使用迭代快简化类似的方法 */ private static IEnumerable<Person> FilterPeople(IEnumerable<Person> people) { foreach(Person p in people) { if(p.lastName=="Cui") { yield return p; } } } static void Main(string[] args) { Person[] persons = new Person[] { new Person("Kenshin","Cui"), new Person("Miaoer","Sun"), new Person("Jinjuan","Shen"), new Person("Yanxin","Nie") }; foreach(Person p in FilterPeople(persons)) { Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName); } Console.Read(); } } }

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