在C#中,foreach的使用简化了很多循环语法的书写。如果初学者仅仅把foreach当成for循环的省略写法的话,就显得有点大才小用了。事实上,foreach与“迭代”和“枚举”密切相关。
C#编译器会把foreach语句转换为IEnumerable接口的方法和属性。例如:
foreach (Person p in persons)
{
writeline方法的作用Console.WriteLine(p);
}
以上代码迭代persons数组中的所有元素,并逐个显示他们。
foreach语句会解析成下面的代码。首先调用GetEnumerator()方法,获得数组的一个枚举。在while循环中(只要MoveNext()返回true),用Current属性访问数组中的元素:
IEnumerator enumerator = persons.GetEnumerator();
while (enumerator.MoveNext())
{
Person p = (Person) enumerator.Current;
Console.WriteLine(p);
}
这里要说明的是。用[]声明数组是C#中使用Array类的记号。Array类实现了IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法。使用foreach语句迭代数组,其实是使用了Array类中个GetEnumerator()方法。
也就是说,只要是实现了IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法的类,都可以用foreach语句来迭代。
IEnumerable接口中的GetEnumerator()方法是这样定义的:
IEnumerator GetEnumerator()
其返回的类型是一个IEnumerator接口。
IEnumerator接口中的Current属性返回光标所在的元素。
IEnumerator接口中的MoveNext()方法移动到集合的下一个元素上,如果有这个元素,该方法就返回true。如果集合不再有更多的元素,该方法就返回false。
IEnumerator接口中的Reset()方法将光标重新定位于集合的开头。许多枚举会抛出NotSupportedException异常。
在以前,如果我们希望构建支持foreach枚举类型的自定义集合,只能实现IEnumerable接口(可能还有IEnumerable接口)然而,从.NET2.0发布以来,还可以通过迭代器来构建使用foreach的类型。简单来说,迭代器就是这样一个成员方法,它指定了容器内部项被foreach处理时该如何返回。虽然迭代器方法还是必须命名为GetEnumerator(),返回值类型还是必须为IEnumberator类型,但自定义类不需要实现原来那些接口了:
public class Garage
{
private Car[] carArry =new Car[4];
------
//迭代器方法
public IEnumerator GerEnumerator()
{
foreach(car c in carArry)
{
yield return c;
}
}
}
注意这个GetEnumerator()的实现使用内部foreach逻辑迭代每个子项,使用新的yield返回语法向调用方返回每个Car对象。yield关键字用来向调用方foreach指定返回值。当到达yield返回语句后,当前位置被存储下来,下次调用迭代器会从这个位置开始 执行。迭代器方法不一定要通过foreach关键字来
返回内容。
我们也可以如下定义迭代器方法:
public IEnumerator GetEnumerator()
{
yield return carArry[0];
yield return carArry[1];
yield return carArry[2];
yield return carArry[3];
}
在这个实现中,注意GetEnumerator()方法显式返回新的值给调用者。虽然对于这个实例来说意义不是很大,因为如果我们为carArry成员变量增加更多对象的话,GetEnumerator()方法就会不同步。但是,如果我们希望方法返回能被foreach语法处理的局部数据,这个方法就很有用
构建命名迭代器:还有有趣的一点是,yield关键字从技术上说可以和任何一方法结合使用,无论方法名是什么。这些方法(技术上称为命名迭代器)独特之处在于可以接受许多参数。如果构建命名迭代器的话,需要知道这些方法会返回IEnumerator接口,而不是期望的IEnumerator兼容类型。
迭代器方法的内部表示:如果c#编译器遇到迭代器方法,它就会在定义类型的作用域内动态生成动态生成嵌套类。自动生成的嵌套类为我们实现了GetEnumerator()、MoveNext()以及Current成员。(奇怪的是不包含reset()方法,如果我们尝试调用就会出现运行时异常)。如果将运行程序加载到,就会发现两个嵌套类型,每个都代表了某个迭代器方法需要的逻辑。
记住,如果自定义类型要和c#的foreach关键字一起使用的话,容器就需要定义一个名为GetEnumerator()的方法,它由IEnumerator接口类型来定制。通常这个方法的实现只是交给保存子对象的内部成员,然而,我们也可以使用yield Return语法来提供多个命名迭代器方法。
下面,我们来写一个实现了IEnumerable接口的类。
public class HelloCollection:IEnumerable
{
public IEnumerator GetEnumerator()
{
yield return "Hello";
yield return "World";
}
}
现在可以用foreach语句迭代了:
static void Main(string[] args)
{
HelloCollection helloCollection=new HelloCollection ();
foreach (string s in helloCollection )
{
Console.WriteLine(s);
}
}
实际上,yield return语句返回集合的一个元素,并移动到下一个元素上。它会将类HelloCollection解析成如下代码:
public class HelloCollection : IEnumerable
{
public IEnumerator GetEnumerator()
{
Enumertor enumerator = new Enumerator();
return enumerator;
}
public class Enumertor : IEnumerator, IDisposable
{
private int state;
private object current;
public Enumertor(int state)
{
this.state = state;
}
}
bool System.Collections .IEnumerator .MoveNext()
{
switch (state)
{
case 0:
current = "Hello";
state = 1;
return true;
case 1:
current = "World";
state = 2;
return true ;
case 2:
break ;
}
return false ;
}
void System.Collections .IEnumerator .Reset()
{
throw new NotSupportedException();
}
object System.Collections .IEnumerator .Current
{
get { return current; }
}
void IDisposable.Dispose()
{
}
}
foreach语句默认用GetEnumerator()方法迭代,也可以自行制定迭代方法。举例:
public class MusicTitles:IEnumerable
{
string[] names = { "Tubular Bells", "Hergest Ridge", "Ommadawn", "Platinum" };
public IEnumerator GetEnumerator() /*顺序迭代*/
{
for (int i = 0; i < 4; i++)
yield return names[i];
}
public IEnumerator Reverse() /*逆序迭代*/
{
for (int i = 3; i >= 0; i--)
yield return names[i];
}
}
在foreach语句中不必写明使用GetEnumerator()方法迭代,因为这是默认方法。如下:
static void Main(string[] args)
{
MusicTitles titles = new MusicTitles();
foreach (string title in titles)
{
Console.WriteLine(title);
}
Console.WriteLine();
foreach (string title in titles.Reverse())
{
Console.WriteLine(title);
}
}
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