C#中关于foreach实现的原理详解

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 Liststring>
 {
 "a", "b" }
    ;
   foreach (var str in lstStr)      {
            Console.WrITeLine(str);
      }
    

实际此代码的执行过程：

var lstStr = new Liststring>
 {
"a", "b"}
    ;
       IEnumeratorstring>
     enumeratorLst = lstStr.GetEnumerator();
   while (enumeratorLst.MoveNext())      {
            Console.WriteLine(enumeratorLst.current);
      }
    

会发现有GetEnumerator()方法和IEnumeratorstring> 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C#中关于foreach实现的原理详解的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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