C#枚举器原理解析

来博客园已经快八个月了，这是第一次发表博客，以前之因此没有动笔写，彻底是由于本身功力还太浅薄，喜欢博客园的缘由，就是由于这里干净，纯粹，写下垃圾的博客，供别人阅读是一件可耻的事。能与博客园结缘是必然的事，我喜欢.net技术，而博客园是国内公认的,关于.net技术网站中最好的一个，在这里能够见到众多MS的MVP，就是最好的证实。“原创才是博客”的理念在这里，被你们践行的很好，这样的氛围很适合对技术感兴趣的人。八个月前在网上搜索资料时，无心看到了站长嘟嘟大神的佳做，文笔清晰，观点独特，细致入微，读后让我钦佩不已；便注册了一个博客园的帐号。废话不说了，上码，若是你能够一眼看穿下面这段代码的执行流程，请您就飘过吧（这段代码摘抄自《C#高级编程》，第七版，让你们带着问题来学习我以为是很好的方式）

 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;            

　　　　　　　　}        

　　　　}    

}    

上面的代码我不会作太多的解释，若是你理解了本文内容，你应该能够看懂（注：实在看不懂，就用单步执行吧）。下面再来看看另外这段代码，当我第一次看到这段代码的执行结果时，被惊呆了，彻底颠覆了我两年编程学习对函数执行的认识。

class Program    

{        

　　　　 static void Main(string[] args)        

　　　　{             　　

　　　　　　　　var ie = IE();            

　　　　　　　　 Console.WriteLine("IE()已经调用了，你看到输出了吗？"); 　　　　            　　　　ie.MoveNext();            

　　　　　　　　Console.Read();       　　

　　　　 }        

　　　　public static IEnumerator IE()        

　　　　{             

　　　　　　　　while (true)             

　　　　　　　　{                 

　　　　　　　　　　　　Console.WriteLine("你在调用IE（）时看不到个人执行，我不是并行方法啊哦\n哈哈,神奇吧，除非你用IE（）的返回值调用了MoveNext()\n而且每次调用均可以看到我哦");                  

　　　　　　　　　　　　 yield return "任意类型均可以直接返回哦";             

　　　　　　　　}         

　　　　 }          

}

这段代码稍后我会详细的解释，为了解释清楚，请耐心听我慢慢道来，再看一段代码（哈哈，学编程的，要习惯哦）    

static void Main(string[] args)        

{            

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

            Console.WriteLine("用标准的C#语法使用枚举器");            

　　　　 foreach (var str in myArr)

            {　　

　　                 Console.WriteLine(str);            

　　　　}            

　　　　 Console.WriteLine("使用枚举接口使用枚举器");

            var myEnumerator = myArr.GetEnumerator();

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

            {                

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

            }

            Console.Read();

}

能够看到，执行结果彻底同样，编译器在处理foreach语句块时，就是编译为与以上相似的等价代码的（对GetEnumerator()的调用）；foreach只是语法糖而已；这个方法(GetEnumerator())的返回值是一个接口（IEnumerator），也就是说，在这个方法体内须要出现一个实现了这个接口（System.Collections.IEnumerator）的类。那就先来看看这个接口的定义；

public interface IEnumerator

{  

　　　　object Current{get;}  //注意这个属性是只读的，这也为何咱们不能在foreach块中改变集合元素的缘由（集合元素内部的属性能够更改哦）；

 　　　　bool MoveNext();      // 将枚举数推动到集合的下一个元素，成功返回true,失败返回false   

　　　　void Reset();             //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以前

}

这个接口还有一个泛型版本

public interface  IEnumerator<T>:IDisposable,IEnumerator

{

　　　　 T Current{get;};  

　　　　bool MoveNext();     

　　　　 void Reset();   

　　　　void Dispose();

}

值得注意的是,泛型版本继承了IDispose接口,（关于泛型，理解的重点是，要区分开泛型的外壳类和外壳类包含的元素类，这个元素的类型是可变的，而本质上，真正可变的类型确是外壳类自己，这里的名词是个人杜撰，还算形象吧）其余的注释已经很清楚，再也不过多解释；（这里涉及的接口比较多，名称还很相似，注意分辨哦） 而这个方法（System.Collections.IEnumerator GetEnumerator()）自己倒是在IEnumerable接口中定义，能够看到不少的集合类都继承实现了这个接口(IEnumerable)，而事实上，要使用枚举器，这个接口并非必须的，只要集合类有一个这个签名的的方法（System.Collections.IEnumerator GetEnumerator())就足够了，编译器根本不会检查集合类是否实现了接口IEnumberable，这看起来有点神奇，彷佛对代码安全有点影响，事实上根本没有，仔细想一下就会明白，编译器默认会尝试将foreach转换为对 GetEnumerator()的调用，但它发现，类中根本没有这个方法,天然报错，注意，报错不是由于集合没有实现接口IEnumberable,而是由于集合没有提供GetEnumerator(),这个我讲的已经太罗嗦了，为了证实这一点，运行下面代码就能够证实；注意program类没有继承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";

             }

}

 

下面仔细解释一下刚才遗留的代码（再次贴来，请你把它贴到VS里执行一下）  

class Program    

{

        static void Main(string[] args)

        {            

　　　　　　var ie = IE();

            　  Console.WriteLine("IE()已经调用了，你看到输出了吗？");

                 ie.MoveNext();

                 Console.Read();

        }

        public static IEnumerator IE()

       {

                while (true)

                {

                       Console.WriteLine("你在调用IE（）时看不到个人执行，我不是并行方法啊哦\n哈哈,神奇吧，除非你用IE（）的返回值调用了MoveNext()\n而且每次调用均可以看到我哦");               

                       yield return "任意类型均可以直接返回哦";

                }

        }

}

至于MS为何要这样设计，若是你已经对LINQ有必定的理解，相信你应该能够理解这一点，LINQ的延迟查询正是利用这一点。关于LINQ的问题不是这篇博客的重点，反正记住这是MS特殊处理的就行啦。若是要本身实现枚举器，这个特性也是颇有的。下面咱们再看看这段代码的另外一个值得关注的地方；yield return语句，能够看到IE（）的返回值是 IEnumerator接口类型，而咱们根本没有定义实现这个接口的类，那这个方法还怎么工做啊，应该直接编译错误才是啊，哈哈，要注意，返回值是经过yield return传递的哦，但是yield return里的类型和返回值类型不同啊，相信不少新手都有这样的迷惑，其实这是又是语法糖而已，（MS对开发人员真是太好了，为了咱们少击打键盘，费劲心思啊，但同时对于新手也真是不小的挑战，容易让新手浮于技术的表面，而看不到本质的原理）编译器会把yield return语句转化为一个实现了IEnumerator的类，这个类对于编程人员是透明的；每次yield return时都由这个类来收集结果，至于返回值，在调用这个这个方法时，已经当即返回了。能够把这个这个返回值看作一个特殊的句柄，只有用它调用MoveNext（）时（MoveNext()会由foreach语句自动调用哦），该方法才真正执行，固然，yield return部分这时已经再也不方法内了，不然就陷入死递归了，感兴趣的同窗能够试试吧yield return返回语句分散开来，中间再夹杂一些其余语句，而后手工调用Movenext（）观察一下奇怪的执行路线，好了，要介绍的已经差很少了，不明白孩子再好好理解理解吧，否则LINQ就无法学了，本文介绍的内容虽然很基础，但我认为对很多人仍是有很多意义的，因此就大胆发到首页了哈，请大鸟们不要~~