C#中關於foreach實現的原理詳解

這篇文章主要為大家詳細介紹了C#中foreach實現原理，具有一定的參考價值，感興趣的小夥伴們可以參考一下

本文主要記錄我在學習C#中foreach遍曆原理的心得體會。

對集合中的要素進行遍曆是所有編碼中經常涉及到的操作，因此大部分程式設計語言都把此過程寫進了文法中，比如C#中的foreach。經常會看到下面的遍曆代碼：

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

實際此代碼的執行過程：

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

會發現有GetEnumerator()方法和IEnumerator<string>類型，這就涉及到可枚舉類型和列舉程式的概念。

為了方便理解，以下為非泛型樣本：

// 摘要://   公開列舉程式，該列舉程式支援在非泛型集合上進行簡單迭代。  public interface IEnumerable  {    // 摘要:    //   返回一個逐一查看集合的列舉程式。    //    // 返回結果:    //   可用於逐一查看集合的 System.Collections.IEnumerator 對象。    IEnumerator GetEnumerator();  }

實現了此介面的類稱為可枚舉類型，是可以用foreach進行遍曆的標誌。

方法GetEnumerator()的傳回值是列舉程式，可以理解為遊標。

// 摘要://   支援對非泛型集合的簡單迭代。  public interface IEnumerator  {    // 摘要:    //   擷取集合中的當前元素。    //    // 返回結果:    //   集合中的當前元素。    //    // 異常:    //  System.InvalidOperationException:    //   枚舉數定位在該集合的第一個元素之前或最後一個元素之後。    object Current { get; }    // 摘要:    //   將枚舉數推進到集合的下一個元素。    //    // 返回結果:    //   如果枚舉數成功地推進到下一個元素，則為 true；如果枚舉數越過集合的結尾，則為 false。    //    // 異常:    //  System.InvalidOperationException:    //   在建立了枚舉數後集合被修改了。    bool MoveNext();    //    // 摘要:    //   將枚舉數設定為其初始位置，該位置位於集合中第一個元素之前。    //    // 異常:    //  System.InvalidOperationException:    //   在建立了枚舉數後集合被修改了。    void Reset();  }

以下是自訂一個迭代器的樣本（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這個關鍵字以後，我們可以通過這樣的方式來建立列舉程式：

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);  }}