C#枚舉器原理解析

來博客園已經快八個月了，這是第一次發表博客，以前之因此沒有動筆寫，徹底是由於本身功力還太淺薄，喜歡博客園的緣由，就是由於這裏乾淨，純粹，寫下垃圾的博客，供別人閱讀是一件可恥的事。能與博客園結緣是必然的事，我喜歡.net技術，而博客園是國內公認的,關於.net技術網站中最好的一個，在這裏能夠見到衆多MS的MVP，就是最好的證實。「原創纔是博客」的理念在這裏，被你們踐行的很好，這樣的氛圍很適合對技術感興趣的人。八個月前在網上搜索資料時，無心看到了站長嘟嘟大神的佳做，文筆清晰，觀點獨特，細緻入微，讀後讓我欽佩不已；便註冊了一個博客園的帳號。廢話不說了，上碼，若是你能夠一眼看穿下面這段代碼的執行流程，請您就飄過吧（這段代碼摘抄自《C#高級編程》，第七版，讓你們帶着問題來學習我以爲是很好的方式）

 static void Main()        

{            

　　　　　 var game = new GameMoves();

               var a = game.Cross();            

　　　　　 while (a.MoveNext())

　　　　  {

　　　　　　　　a = a.Current as IEnumerator;

　　　　　}            

　　　　　Console.Read();        

}

 public class GameMoves    

{        

　　　　IEnumerator cross;        

　　　　IEnumerator circle;        

　　　　public GameMoves()        

　　　　{            

　　　　　　　　cross = Cross();            

　　　　　　　　circle = Circle();        

　　　　}        

　　　　 int move = 0;        

　　　　public const int MaxMoves = 10;        

　　　　public IEnumerator Cross()        

　　　　{            

　　　　　　　　while (true)            

　　　　　　　　{                

　　　　　　　　　　　　 Console.WriteLine("Cross,move{0}", move);                

　　　　　　　　　　　　if (++move >= MaxMoves) yield break;                

　　　　　　　　　　　　yield return circle;          　　　　　　　　  

　　　　　　　　}        

　　　　 }        

　　　　public IEnumerator Circle()        

　　　　{            

　　　　　　　　while (true)            

　　　　　　　　{                

　　　　　　　　　　　　Console.WriteLine("Circle,move{0}", move);                

　　　　　　　　　　　　 if (++move >= MaxMoves) yield break;                

　　　　　　　　　　　　yield return cross;            

　　　　　　　　}        

　　　　}    

}    

上面的代碼我不會作太多的解釋，若是你理解了本文內容，你應該能夠看懂（注：實在看不懂，就用單步執行吧）。下面再來看看另外這段代碼，當我第一次看到這段代碼的執行結果時，被驚呆了，徹底顛覆了我兩年編程學習對函數執行的認識。

class Program    

{        

　　　　 static void Main(string[] args)        

　　　　{             　　

　　　　　　　　var ie = IE();            

　　　　　　　　 Console.WriteLine("IE()已經調用了，你看到輸出了嗎？"); 　　　　            　　　　ie.MoveNext();            

　　　　　　　　Console.Read();       　　

　　　　 }        

　　　　public static IEnumerator IE()        

　　　　{             

　　　　　　　　while (true)             

　　　　　　　　{                 

　　　　　　　　　　　　Console.WriteLine("你在調用IE（）時看不到個人執行，我不是並行方法啊哦\n哈哈,神奇吧，除非你用IE（）的返回值調用了MoveNext()\n而且每次調用均可以看到我哦");                  

　　　　　　　　　　　　 yield return "任意類型均可以直接返回哦";             

　　　　　　　　}         

　　　　 }          

}

這段代碼稍後我會詳細的解釋，爲了解釋清楚，請耐心聽我慢慢道來，再看一段代碼（哈哈，學編程的，要習慣哦）    

static void Main(string[] args)        

{            

　　　　String[] myArr = new String[] { "The",  "quick", "brown"};                           

            Console.WriteLine("用標準的C#語法使用枚舉器");            

　　　　 foreach (var str in myArr)

            {　　

　　                 Console.WriteLine(str);            

　　　　}            

　　　　 Console.WriteLine("使用枚舉接口使用枚舉器");

            var myEnumerator = myArr.GetEnumerator();

            while ((myEnumerator.MoveNext()) && (myEnumerator.Current != null))

            {                

　　　　　　　　Console.WriteLine("{0}", myEnumerator.Current);

            }

            Console.Read();

}

能夠看到，執行結果徹底同樣，編譯器在處理foreach語句塊時，就是編譯爲與以上相似的等價代碼的（對GetEnumerator()的調用）；foreach只是語法糖而已；這個方法(GetEnumerator())的返回值是一個接口（IEnumerator），也就是說，在這個方法體內須要出現一個實現了這個接口（System.Collections.IEnumerator）的類。那就先來看看這個接口的定義；

public interface IEnumerator

{  

　　　　object Current{get;}  //注意這個屬性是隻讀的，這也爲何咱們不能在foreach塊中改變集合元素的緣由（集合元素內部的屬性能夠更改哦）；

 　　　　bool MoveNext();      // 將枚舉數推動到集合的下一個元素，成功返回true,失敗返回false   

　　　　void Reset();             //將枚舉數設置爲其初始位置，該位置位於集合中第一個元素以前

}

這個接口還有一個泛型版本

public interface  IEnumerator<T>:IDisposable,IEnumerator

{

　　　　 T Current{get;};  

　　　　bool MoveNext();     

　　　　 void Reset();   

　　　　void Dispose();

}

值得注意的是,泛型版本繼承了IDispose接口,（關於泛型，理解的重點是，要區分開泛型的外殼類和外殼類包含的元素類，這個元素的類型是可變的，而本質上，真正可變的類型確是外殼類自己，這裏的名詞是個人杜撰，還算形象吧）其餘的註釋已經很清楚，再也不過多解釋；（這裏涉及的接口比較多，名稱還很相似，注意分辨哦） 而這個方法（System.Collections.IEnumerator GetEnumerator()）自己倒是在IEnumerable接口中定義，能夠看到不少的集合類都繼承實現了這個接口(IEnumerable)，而事實上，要使用枚舉器，這個接口並非必須的，只要集合類有一個這個簽名的的方法（System.Collections.IEnumerator GetEnumerator())就足夠了，編譯器根本不會檢查集合類是否實現了接口IEnumberable，這看起來有點神奇，彷佛對代碼安全有點影響，事實上根本沒有，仔細想一下就會明白，編譯器默認會嘗試將foreach轉換爲對 GetEnumerator()的調用，但它發現，類中根本沒有這個方法,天然報錯，注意，報錯不是由於集合沒有實現接口IEnumberable,而是由於集合沒有提供GetEnumerator(),這個我講的已經太羅嗦了，爲了證實這一點，運行下面代碼就能夠證實；注意program類沒有繼承IEnumberable哦，  

class Program

{

            static void Main(string[] args)

            {

　　　                Program program=new Program();

　　　                foreach (string s in program)

　　　               {

　　　　　　                    Console.WriteLine(s);

　　                  }

　　                  Console.Read();

            }

            public  IEnumerator GetEnumerator()

            {

                        yield return"一";

                    　 yield return "二";

                        yield return "三";

             }

}

 

下面仔細解釋一下剛纔遺留的代碼（再次貼來，請你把它貼到VS裏執行一下）  

class Program    

{

        static void Main(string[] args)

        {            

　　　　　　var ie = IE();

            　  Console.WriteLine("IE()已經調用了，你看到輸出了嗎？");

                 ie.MoveNext();

                 Console.Read();

        }

        public static IEnumerator IE()

       {

                while (true)

                {

                       Console.WriteLine("你在調用IE（）時看不到個人執行，我不是並行方法啊哦\n哈哈,神奇吧，除非你用IE（）的返回值調用了MoveNext()\n而且每次調用均可以看到我哦");               

                       yield return "任意類型均可以直接返回哦";

                }

        }

}

至於MS爲何要這樣設計，若是你已經對LINQ有必定的理解，相信你應該能夠理解這一點，LINQ的延遲查詢正是利用這一點。關於LINQ的問題不是這篇博客的重點，反正記住這是MS特殊處理的就行啦。若是要本身實現枚舉器，這個特性也是頗有的。下面咱們再看看這段代碼的另外一個值得關注的地方；yield return語句，能夠看到IE（）的返回值是 IEnumerator接口類型，而咱們根本沒有定義實現這個接口的類，那這個方法還怎麼工做啊，應該直接編譯錯誤纔是啊，哈哈，要注意，返回值是經過yield return傳遞的哦，但是yield return裏的類型和返回值類型不同啊，相信不少新手都有這樣的迷惑，其實這是又是語法糖而已，（MS對開發人員真是太好了，爲了咱們少擊打鍵盤，費勁心思啊，但同時對於新手也真是不小的挑戰，容易讓新手浮於技術的表面，而看不到本質的原理）編譯器會把yield return語句轉化爲一個實現了IEnumerator的類，這個類對於編程人員是透明的；每次yield return時都由這個類來收集結果，至於返回值，在調用這個這個方法時，已經當即返回了。能夠把這個這個返回值看作一個特殊的句柄，只有用它調用MoveNext（）時（MoveNext()會由foreach語句自動調用哦），該方法才真正執行，固然，yield return部分這時已經再也不方法內了，不然就陷入死遞歸了，感興趣的同窗能夠試試吧yield return返回語句分散開來，中間再夾雜一些其餘語句，而後手工調用Movenext（）觀察一下奇怪的執行路線，好了，要介紹的已經差很少了，不明白孩子再好好理解理解吧，否則LINQ就無法學了，本文介紹的內容雖然很基礎，但我認爲對很多人仍是有很多意義的，因此就大膽發到首頁了哈，請大鳥們不要~~