C# 传统遍历与迭代器
引言:
在C# 1.0中我们经常使用foreach来遍历一个集合中的元素,然而一个类型要能够使用foreach关键字来对其进行遍历必须实现IEnumerable或IEnumerable接口,(之所以来必须要实现IEnumerable这个接口,是因为foreach是迭代语句,要使用foreach必须要有一个迭代器才行的，然而IEnumerable接口中就有IEnumerator GetEnumerator()方法是返回迭代器的，所以实现了IEnumerable接口，就必须实现GetEnumerator()这个方法来返回迭代器，有了迭代器就自然就可以使用foreach语句了),然而在C# 1.0中要获得迭代器就必须实现IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法，然而要实现一个迭代器就必须实现IEnumerator接口中的bool MoveNext()和void Reset()方法,然而 C# 2.0中提供 yield关键字来简化迭代器的实现,这样在C# 2.0中如果我们要自定义一个迭代器就容易多了。下面就具体介绍了C# 2.0 中如何提供对迭代器的支持.
一、迭代器的介绍
迭代器大家可以想象成数据库的游标,即一个集合中的某个位置,C# 1.0中使用foreach语句实现了访问迭代器的内置支持，使用foreach使我们遍历集合更加容易（比使用for语句更加方便，并且也更加容易理解），foreach被编译后会调用GetEnumerator来返回一个迭代器，也就是一个集合中的初始位置（foreach其实也相当于是一个语法糖，把复杂的生成代码工作交给编译器去执行）。
二、C#1.0如何实现迭代器
在C# 1.0 中实现一个迭代器必须实现IEnumerator接口，下面代码演示了传统方式来实现一个自定义的迭代器：
using System;
using System.Collections;
namespace 迭代器Demo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Friends friendcollection = new Friends();
foreach (Friend f in friendcollection)
{
Console.WriteLine(f.Name);
}
Console.Read();
}
}
/// 接口方法
public IEnumerator GetEnumerator()
{
return new FriendIterator(this);
}
}
/// 运行结果：
三、使用C#2.0的新特性简化迭代器的实现
在C# 1.0 中要实现一个迭代器必须实现IEnumerator接口，这样就必须实现IEnumerator接口中的MoveNext、Reset方法和Current属性，从上面代码中看出,为了实现FriendIterator迭代器需要写40行代码,然而在C# 2.0 中通过yield return语句简化了迭代器的实现，下面看看C# 2.0中简化迭代器的代码：
using System;
using System.Collections;
namespace CSharp2._0版迭代器
{
class Program
{
#region C# 2.0 使用 yield return 语句实现迭代器
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")
};
}
/// 在上面代码中有一个yield return 语句，这个语句的作用就是告诉编译器GetEnumerator方法不是一个普通的方法，而是实现一个迭代器的方法，当编译器看到yield return语句时，编译器知道需要实现一个迭代器,所以编译器生成中间代码时为我们生成了一个IEnumerator接口的对象,大家可以通过Reflector工具进行查看：
从上面截图可以看出,yield return 语句其实是C#中提供的另一个语法糖，简化我们实现迭代器的源代码，把具体实现复杂迭代器的过程交给编译器帮我们去完成。
四、迭代器的执行过程
五、迭代器的延迟计算
从第四部分中迭代器的执行过程中可以知道迭代器是延迟计算的, 因为迭代的主体在MoveNext()中实现（因为在MoveNext()方法中访问了集合中的当前位置的元素），Foreach中每次遍历执行到in的时候才会调用MoveNext()方法，所以迭代器可以延迟计算,下面通过一个示例来演示迭代器的延迟计算:
using System;
using System.Collections.Generic;
namespace CSharp2._0迭代器的执行过程
{
class Program
{
#region 迭代器的延迟计算
public static IEnumerable<int> WithNoIterator()
{
List<int> list = new List<int>();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Console.WriteLine("当前i的值为：{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, 当前i的值为：{0}", i);
if (i > 1)
{
yield return i;
}
}
}
#endregion
static void Main(string[] args)
{
// 测试一
Console.WriteLine("测试一：");
WithNoIterator();
Console.WriteLine();
// 测试二
Console.WriteLine("测试二：");
WithIterator();
Console.WriteLine();
// 测试三
Console.WriteLine("测试三：");
foreach (int j in WithIterator())
{
Console.WriteLine("在main输出语句中，当前i的值为：{0}", j);
}
Console.ReadKey();
}
}
}
运行结果：
测试一：正如我们期望的那样输出了结果，列出来是为了更好说明测试二迭代器的延迟计算
测试二：什么都没有输出，我们用Reflector工具查看WithIterator()方法：
代码中调用WithIterator()时，对于编译器而言,就是实例化了一个< WithIterator > d_１的对象（< WithIterator > d_1类是编译看到WithIterator方法中包含Yield return 语句生成的一个迭代器类），所以运行测试一的代码时，控制台中什么都不输出。
测试三：为什么2,3,4会运行两次的呢?下面具体为大家分析下为什么会有这样的结果。我们用Reflector工具查看MoveNext()：
从截图中可以看到，将下面的输出语句
Console.WriteLine(“在WithIterator方法中的, 当前i的值为：{0}”, i);
生成到迭代器的 MoveNext()方法体中了，所以
public static IEnumerable<int> WithIterator()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Console.WriteLine("在WithIterator方法中的, 当前i的值为：{0}", i);
if (i > 1)
{
yield return i;
}
}
}WithIterator方法中的值，被依次输出到控制台了。
参考 “迭代器的执行过程”图中的示意，程序在执行到yield return i 关键字时才会返回下面的foreach循环，将i值带回给j，输出
Console.WriteLine("在main输出语句中，当前i的值为：{0}", j);后继续执行for循环，所以 2，3，4被输出到屏幕2次
六、总结
本文主要介绍了C# 2.0中通过yield return语句对迭代器实现的简化,然而对于编译器而言，却没有简化，它同样生成了一个类去实现IEnumerator接口，只是我们开发人员去实现一个迭代器得到了简化而已。通过本文大家可以对迭代器有一个进一步的认识，并且迭代器的延迟计算也是Linq的基础。
参考链接：
C#稳固基础：传统遍历与迭代器
C#基础知识系列]专题十二:迭代器
不能不说的C#特性-迭代器(上)及一些研究过程中的副产品
不能不说的C#特性-迭代器(下)，yield以及流的延迟计算