C Sharp(十三) 2018-11-19

这一篇，我们看看 C# 中的枚举器和迭代器的基本概念。
之前我们说过可以使用 foreach 来遍历数组元素，本篇来讨论为什么数组可以使用 foreach 语句处理，我们可以还使用迭代器来使得自定义类型也可以使用 foreach。

枚举器和可枚举类型

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为什么数组可以使用 foreach 呢？因为数组可以提供一个枚举器(enumerator)对象。枚举器对象可以依次返回数组元素。
获取一个对象的枚举器可以调用对象的 GetEnumerator 方法。实现了 GetEnumerator 方法的对象称为可枚举(enumerable)对象。

foreach 语句就是用来配合可枚举类型一起使用的，他会执行下列行为:

• 调用 GetEnumerator 方法获取对象的枚举器
• 从枚举器请求每一项作为迭代变量(iteration variable)，我们可以读取该变量但不能改变

foreach (Type ValName in EnumerableObject) {
    //...
}

IEnumerator

实现 IEnumerator 接口的枚举器包含三个函数成员:

• Current: 返回当前位置项的属性，只读
• MoveNext: 把枚举器位置前进到集合下一项的方法，返回布尔值，位置有效返回 true，无效(到达尾部)返回 false。枚举器原始位置在第一项之前，因此在使用 Current 之前必须先调用 MoveNext
• Reset: 位置重置为原始状态

下面代码与直接使用 foreach 产生的结果是一样的:

using System.Collections;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int[] MyArr = { 1, 2, 3, 5, 6, 7 };
        IEnumerator ie = MyArr.GetEnumerator();
        while (ie.MoveNext())
        {
            int current = (int)ie.Current;
            Console.WriteLine(current);
        }
    }
}

IEnumerable

可枚举类型是指实现了 IEnumerable 接口的类。IEnumerable 只有一个函数成员:

• GetEnumerator: 获取可枚举类型的枚举器

using System.Collections;

class MyClass : IEnumerable
{
    public IEnumerator GetEnumerator()
    {
        //...
    }
}

使用 IEnumerator 和 IEnumerable 示例

using System.Collections;

class ColorEnumerator : IEnumerator
{
    private string[] _colors;
    private int _position = -1;
    public ColorEnumerator(string[] colors)
    {
        _colors = new string[colors.Length];
        for (int i = 0; i < colors.Length; i++) {
            _colors[i] = colors[i];
        }
    }

    public object Current {
        get {
            if (_position <= -1 || _position >= _colors.Length) {
                throw new InvalidOperationException();
            }
            return _colors[_position];
        }
    }

    public bool MoveNext(()
    {
        if (_position < _colors.Length - 1) {
            _position++;
            return true;
        }
        return false;
    }

    public void Reset() 
    {
        _position = -1;
    }
}

class Colors : IEnumerable
{
    private string[] _colors;
    public Colors(string[] colors)
    {
        _colors = new string[colors.Length];
        for (int i = 0; i < colors.Length; i++) {
            _colors[i] = colors[i];
        }
    }

    public IEnumerator GetEnumerator()
    {
        return new ColorEnumerator(_colors);
    }
}

class Progeam
{
    static void Main()
    {
        Colors colors = new Colors(new string[] {"red", "green", "blue", "yellow"});
        foreach (string color in colors) {
            Console.WriteLine(color);
        }
    }
}

泛型枚举接口

之前我们写的都是非泛型版本，实际工作中，我们基本都使用泛型版本的 IEnumerator 和 IEnumerable 。非泛型版本只是兼任 2.0 版本之前无泛型的遗留代码。

泛型与非泛型版本的主要区别是:

• IEnumerable 接口的 GetEnumerator 方法要返回实现 IEnumerator 接口的枚举器实例
• 泛型版本的 Current 属性返回的不是 object 类型，而是实际类型的对象

迭代器

C# 2.0 之后，提供了更简单的创建枚举器和可枚举类型的方式。这种结构称为迭代器(iterator)。

• 迭代器返回一个泛型的枚举器
• yield return 语句声明这是枚举的下一项

public IEnumerator<string> BlackAndWhite()
{
    yield return "black";
    yield return "gray";
    yield return "white";
}