IL角度理解for 與foreach的區別——迭代器模式

IL角度理解for 與foreach的區別——迭代器模式

目錄

• IL角度理解for 與foreach的區別——迭代器模式
  • 1 最經常使用的設計模式
    • 1.1 背景
    • 1.2 摘要
  • 2 遍歷元素
  • 3 刪除元素
    • 3.1 for刪除例子
    • 3.2 foreach刪除例子
  • 4 修改元素
    • 4.1 for修改
    • 4.2 foreach修改
  • 5 修改元素屬性
  • 6 什麼場景下用foreach
  • 7 小結

1 最經常使用的設計模式

1.1 背景

若是問你最經常使用的設計模式是哪一種？你可能會說單例模式，工廠模式。但根據我在項目裏的經驗，一個完整的應用，應該是迭代器模式。

1.2 摘要

• 本文不講怎麼去實現迭代器模式，但介紹迭代器模式究竟是什麼？爲何迭代器循環迭代時，沒法刪除元素，沒法修改元素；
• 本文講的迭代器，媒介主要是C#語言下的foreach，微軟爸爸已經在C#的foreach中幫咱們實現了迭代器代碼，關於迭代器，咱們只須要知道他是什麼，他的特性是什麼，爲何要用他?
• 迭代器有什麼優勢，有什麼缺點？
• 在本文中迭代器模式約等於foreach

2 遍歷元素

在本項中將會帶你們一塊兒進入迭代器模式下的IL代碼，看看迭代器內部是怎麼去進行循環迭代的；
以下代碼實現了for循環打印集合中的全部元素，以及foreach迭代打印集合中的全部元素。

static void Main(string[] args)
        {
            List<int> intList = new List<int>();
            intList.Add(1);
            intList.Add(2);
            for(var i=0;i<intList.Count;i++)
            {
                Console.WriteLine("元素for遍歷打印:" + intList[i]);
            }

            foreach (var item in intList)
            {
                Console.WriteLine("元素foreach遍歷打印:" + item);
            }
        }

代碼輸出：

能夠看到兩種打印方式效果一致；for循環任一一種語言都有，你們再熟悉不過，這裏再也不贅述，咱們來看下foreach迭代器模式的IL代碼(若是當前網頁過小，看不清，請將圖片右鍵另存打開，或者將圖片拖到瀏覽器新窗口打開)；

大概思路以下：List 下有個迭代器Enumerator，能夠經過List下的GetEnumerator方法得到此迭代器集合；而後經過迭代器的get_Current方法來獲取當前第一個元素。迭代器的MoveNext()方法判斷下一元素是否存在，若是存在取出循環；不存在結束迭代循環模式；最終，將迭代過程當中產生的系統非託管資源釋放；

迭代器代碼以下：

var enumerator = intList.GetEnumerator();
            while (enumerator.MoveNext())
            {
                Console.WriteLine("迭代器模式遍歷打印:" + enumerator.Current);
            }
            Console.ReadLine();

3 刪除元素

3.1 for刪除例子

List<int> intList = new List<int>();
            intList.Add(1);
            intList.Add(2);

            for(var i=0;i<intList.Count;i++)
            {
                if (intList[i] == 1)
                { intList.Remove(1); }
            }
            Console.WriteLine("集合中元素數量:" + intList.Count);

Console輸出
集合中元素數量:1
這說明for刪除成功

3.2 foreach刪除例子

foreach (var item in intList)
             {
                if (item==1)
                { intList.Remove(1); }
             }
            Console.WriteLine("集合中元素數量:" + intList.Count);

從如上拋出的異常得得知 var enumerator = intList.GetEnumerator();迭代器在循環迭代中是不容許對該迭代器進行刪除操做的。若是須要刪除操做，能夠再這個集合基礎上作linq操做；由於迭代器在循環迭代中是一個值對象的存在，不容許變動迭代器對象的內容；

思考

以下代碼也是運用了迭代器模式，爲何能刪除集合元素了？讀者自行思考哈。這也是迭代器方式下犧牲內存來刪除/修改元素的一種方法。

foreach (var item in dictionary.ToList()) {
  Debug.Log(item.Key + "," + item.Value);
  if (item.Key.Equals("s11")) {
    dictionary.Remove(item.Key);
  }
}

4 修改元素

4.1 for修改

List<int> intList = new List<int>();
            intList.Add(1);
            intList.Add(2);

           for(var i=0;i<intList.Count;i++)
           {
               if (intList[i] == 1) 
               { intList[i]=3; }
                Console.WriteLine("集合中元素遍歷:" + intList[i]);
           }

輸出：

集合中元素遍歷:3  
集合中元素遍歷:2

從如上輸出看出，for修改爲功

4.2 foreach修改

直接編譯就通不過

5 修改元素屬性

以下程序，會去修改迭代器元素的屬性，而且在for跟foreach下都能運行成功。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            List<protocol> protocols = new List<protocol>();
            var p1 = new protocol();
            p1.bytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
            var p2 = new protocol();
            p2.bytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
            protocols.Add(p1);
            protocols.Add(p2);
           foreach (var item in protocols)
             {
               item.bytes = p2.bytes;
               item.intList.Add(1);
            }

             for (var i=0;i<protocols.Count;i++)
             {
                protocols[i].bytes = p1.bytes;
                protocols[i].intList.Add(1);
                protocols[i] = p1;
            }
            Console.WriteLine("程序運行成功");
            Console.ReadLine();

        }
    }
    public class protocol
    {
        public byte[] bytes= { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
        public List<int> intList=new List<int>();
    }

6 什麼場景下用foreach

既然，for效率更高，foreach效率不及for。for能作的事foreach不能作（修改刪除元素）。是否是沒有foreach的用武之地了呢，大錯特錯了，偏偏相反，每一個項目裏用的最多的反而是foreach迭代器模式，我統計了下超過工廠模式跟單例模式，不信你本身去數foreach的數量。可是在遍歷散列集合時，如字典，for就會失效了，由於下標不是有序數值了，而是看上去無序的內部散列算法。這時foreach遍歷字典就頗有用，他定義了一個枚舉器（迭代器），而這個枚舉器統一了，getCurrent(), moveNext()等用於迭代的方法；

foreach (var item in dictionary.ToList()) {
  Debug.Log(item.Key + "," + item.Value);
  if (item.Key.Equals("s11")) {
    dictionary.Remove(item.Key);
  }
}

像上面的用for，for循環的i與字典的key（自定義，通常是string類型）是沒辦法創建映射關係的；因此沒法用for循環

7 小結

1. for與foreach均可以遍歷數組/集合，不過for則在較複雜的循環中效率更高；
2. foreach不能夠刪除/修改集合元素，而for能夠；
3. foreach和for均可以修改元素裏面的屬性；
4. foreach適合遍歷用了哈希算法的散列，集合，字典；

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