迭代器创建、运行、原理

本文详细探讨了迭代器的工作原理,包括在首次调用MoveNext之前GetIEnumerator中的代码执行情况,以及在MoveNext过程中的迭代器内部函数执行流程。通过分析,我们了解到迭代器会在yield return处暂停并继续执行外部业务代码,直到下一次MoveNext调用时从yield return之后的代码继续。此外,还提到了yield break的作用和finally块的执行时机。
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerator<int> iterator = GetIEnumerator();
            Console.WriteLine("Start");

            while(iterator.MoveNext())
            {
                Console.WriteLine(iterator.Current);
            }

            Console.WriteLine("end");
            Console.ReadLine();
        }

        public static IEnumerator<int> GetIEnumerator()
        {
            try
            {
                Console.WriteLine("CreateIEnumerator");
                for (int i = 1; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine("about to yield " + i);
                    if (i >= 8)
                    {
                        yield break;
                    }
                    if (i >= 5)
                    {
                        yield return i * 2;
                    }
                    else
                    {
                        yield return i;
                    }
                    Console.WriteLine("after yield");
                }

                Console.WriteLine("end_iterator");
            }
            finally
            {
                Console.WriteLine("In Finally Stop");
            }
            
            
        }

结果:如下表

结论:1、在第一次调用MoveNext之前,GetIEnumerator中的代码不会执行

2、在第一次执行MoveNext时候,执行迭代器(GetIEnumerator)内部函数:代码段2

3、在执行MoveNext的时候

      迭代器函数会运行,然后会在yield return 的时候跳出迭代器的运行,执行自己的业务代码:代码段1,等到下次执行MoveNext的时候,会从yield return 之后的代码:代码段4,开始运行

4、可以在迭代器方法内多个地方返回yield return语句

5、迭代器结束不是在最后的yield return调用时候结束的,而是在最后一次合法的yield return后,再次调用MoveNext的时候iterator.MoveNext()返回了false,此时再执行最后的Yield return后的代码

6、yield break 相当于普通方法中的return 语句,之后的代码不会执行

7、finally:迭代器中的try finally,只要离开迭代器作用域(迭代器终止运行),就一定会执行finally。

8、在MoveNext返回false的之后,itor.current值总是最后返回的生成的值

 

Start
CreateIEnumerator
about to yield 1
1
after yield
about to yield 2
2
after yield
about to yield 3
3
after yield
about to yield 4
4
after yield
about to yield 5
10
after yield
about to yield 6
12
after yield
about to yield 7
14
after yield
about to yield 8
In Finally Stop
end

 

### 迭代器的工作原理 迭代器是一种用于遍历集合或序列的对象,它封装了状态并提供了一种统一的方式来访问元素。以下是关于迭代器工作原理及其实现机制的详细介绍: #### 1. Python 中的迭代器 在 Python 中,任何实现了 `__iter__()` 和 `__next__()` 方法的对象都可以称为迭代器[^1]。`__iter__()` 返回迭代器本身,而 `__next__()` 则返回下一个值。当没有更多项可以返回时,会抛出 `StopIteration` 异常。 以下是一个自定义迭代器的例子: ```python class MyIterator: def __init__(self, data): self.data = data self.index = 0 def __iter__(self): return self def __next__(self): if self.index >= len(self.data): raise StopIteration value = self.data[self.index] self.index += 1 return value data = [1, 2, 3, 4] my_iter = MyIterator(data) for item in my_iter: print(item) ``` 需要注意的是,在 Python 的实际应用中,通常不需要手动编写这样的迭代器,因为许多内置数据结构(如列表、字典等)都已支持迭代协议。 #### 2. C++ STL 中的迭代器 C++ 标准模板库 (STL) 提供了几种类别的迭代器,每一种都有不同的行为和用途。这些类别包括输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器以及随机访问迭代器[^3]。 以链表为例,其内部实现了一个名为 `list_iterator` 的嵌套类作为迭代器。该类通过重载运算符(如 `++`, `--`, `*`, `->` 等),使得开发者能够像操作指针一样操作容器中的元素。 #### 3. 迭代器的核心特性 无论是在哪种语言环境下,迭代器均具备以下几个核心特点: - **单向性**:大多数情况下无法倒退或者重新定位到起始位置,除非显式创建新的实例。 - **惰性求值**:只有当我们请求下一项的时候才会计算该项的内容[^2]。 - **解耦合**:将算法逻辑与具体的数据存储方式分离出来,提高了代码可读性和复用率[^4]。 #### 4. 实现细节探讨 对于更深层次的理解来说,理解底层是如何管理内存分配非常重要。例如,在 Python 的 CPython 解释器头,生成器函数实际上返回的是一个特殊的 PyGenObject 对象;每当调用了 `.send(value)` 或者单纯地进行了下一步(`next(generator)`)之后,这个对象就会记录当前执行的状态以便下次恢复运行。 同样地,在 C++ 当中,为了达到高效的目的,某些特定类型的迭代器可能还会利用缓存技术或者其他优化手段来减少不必要的开销。 --- ###
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