C#中foreach實現(xiàn)原理詳解

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C#教程|點擊：次

本文主要記錄我在學習C#中foreach遍歷原理的心得體會。

對集合中的要素進行遍歷是所有編碼中經(jīng)常涉及到的操作，因此大部分編程語言都把此過程寫進了語法中，比如C#中的foreach。經(jīng)常會看到下面的遍歷代碼：

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

實際此代碼的執(zhí)行過程：

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

會發(fā)現(xiàn)有GetEnumerator()方法和IEnumerator<string>類型，這就涉及到可枚舉類型和枚舉器的概念。

為了方便理解，以下為非泛型示例：

// 摘要:
//   公開枚舉器，該枚舉器支持在非泛型集合上進行簡單迭代。
  public interface IEnumerable
  {
    // 摘要:
    //   返回一個循環(huán)訪問集合的枚舉器。
    //
    // 返回結(jié)果:
    //   可用于循環(huán)訪問集合的 System.Collections.IEnumerator 對象。
    IEnumerator GetEnumerator();
  }

實現(xiàn)了此接口的類稱為可枚舉類型，是可以用foreach進行遍歷的標志。

方法GetEnumerator()的返回值是枚舉器，可以理解為游標。

// 摘要:
//   支持對非泛型集合的簡單迭代。
  public interface IEnumerator
  {
    // 摘要:
    //   獲取集合中的當前元素。
    //
    // 返回結(jié)果:
    //   集合中的當前元素。
    //
    // 異常:
    //  System.InvalidOperationException:
    //   枚舉數(shù)定位在該集合的第一個元素之前或最后一個元素之后。
    object Current { get; }

    // 摘要:
    //   將枚舉數(shù)推進到集合的下一個元素。
    //
    // 返回結(jié)果:
    //   如果枚舉數(shù)成功地推進到下一個元素，則為 true；如果枚舉數(shù)越過集合的結(jié)尾，則為 false。
    //
    // 異常:
    //  System.InvalidOperationException:
    //   在創(chuàng)建了枚舉數(shù)后集合被修改了。
    bool MoveNext();
    //
    // 摘要:
    //   將枚舉數(shù)設置為其初始位置，該位置位于集合中第一個元素之前。
    //
    // 異常:
    //  System.InvalidOperationException:
    //   在創(chuàng)建了枚舉數(shù)后集合被修改了。
    void Reset();
  }

以下是自定義一個迭代器的示例（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這個關鍵字以后，我們可以通過這樣的方式來創(chuàng)建枚舉器：

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內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持我們。

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