CSharp迭代器模式

CSharp迭代器模式

1、迭代器模式在CSharp语法中非常常见,数据结构类都继承了IEnumerable接口,以此获取foreach语法糖支持。foreach语法糖本质是使用IEnumerator接口的MoveNext方法进行遍历,直到MoveNext返回值为-1。

2、此外CSharp还有yield return和yield break这两个语法糖,使用过Unity的协程的同学应该对此很熟悉。yield return可以理解为将后续元素加入IEnumerator接口内部的存储数组内,yield break表示不进行后续操作。

3、但编译器(使用ILSpy反编译查看,C#版本设为1.0)对yield return语法糖的实际上做法是:生成一个迭代器方法B,将原方法A的this传递到方法B,在MoveNext方法内生成相应的代码,具体可见下方代码:

ClassA有方法EnumTest,进行了一些yield return操作

    class ClassA
    {
        public int a;

        ClassA classA = new ClassA() { a = 1 };
        IEnumerator EnumTest()
        {
            yield return classA;
            yield return 1;
            yield return null;
            yield return new ClassA();
        }
    }

编译器生成的代码,自动生成了一个<EnumTest>d__2方法,用于EnumTest的迭代操作

internal class ClassA
{
    [CompilerGenerated]
    private sealed class <EnumTest>d__2 : IEnumerator<object>, IEnumerator, IDisposable
    {
        private int <>1__state;

        private object <>2__current;

        public ClassA <>4__this;

        object IEnumerator<object>.Current
        {
            [DebuggerHidden]
            get
            {
                return <>2__current;
            }
        }

        object IEnumerator.Current
        {
            [DebuggerHidden]
            get
            {
                return <>2__current;
            }
        }

        [DebuggerHidden]
        public <EnumTest>d__2(int <>1__state)
        {
            this.<>1__state = <>1__state;
        }

        [DebuggerHidden]
        void IDisposable.Dispose()
        {
        }

        private bool MoveNext()
        {
            switch (<>1__state)
            {
            default:
                return false;
            case 0:
                <>1__state = -1;
                <>2__current = <>4__this.classA;
                <>1__state = 1;
                return true;
            case 1:
                <>1__state = -1;
                <>2__current = 1;
                <>1__state = 2;
                return true;
            case 2:
                <>1__state = -1;
                <>2__current = null;
                <>1__state = 3;
                return true;
            case 3:
                <>1__state = -1;
                <>2__current = new ClassA();
                <>1__state = 4;
                return true;
            case 4:
                <>1__state = -1;
                return false;
            }
        }

        bool IEnumerator.MoveNext()
        {
            //ILSpy generated this explicit interface implementation from .override directive in MoveNext
            return this.MoveNext();
        }

        [DebuggerHidden]
        void IEnumerator.Reset()
        {
            throw new NotSupportedException();
        }
    }

    public int a;

    private ClassA classA;

    [IteratorStateMachine(typeof(<EnumTest>d__2))]
    private IEnumerator EnumTest()
    {
        <EnumTest>d__2 <EnumTest>d__ = new <EnumTest>d__2(0);
        <EnumTest>d__.<>4__this = this;
        return <EnumTest>d__;
    }

    public ClassA()
    {
        ClassA obj = new ClassA();
        obj.a = 1;
        classA = obj;
        base..ctor();
    }
}

可以调用Test方法查看迭代器的内容

        public void Test()
        {
            IEnumerator enumerator = EnumTest();
            while (enumerator.MoveNext())
            {
                Console.WriteLine(enumerator.Current);
            }
        }

此外还可以自己手动实现迭代器
外部调用接口 IMyEnumerable

    public interface IMyEnumerable:IEnumerable
    {
        
    }

迭代器实现接口 IMyEnumerator

    public interface IMyEnumerator:IEnumerator
    {

    }

迭代器实现结构体,继承IMyEnumator

    public struct MyEnumerator : IMyEnumerator
    {
        MyList myList;
        int index;

        public MyEnumerator(MyList myList)
        {
            this.myList = myList;
            this.index = -1;
            current = null;
        }

        private object current;
        public object Current => current;

        public bool MoveNext()
        {
            if (index >= myList.Count - 1)
            {
                return false;
            }
            else
            {
                index += 1;
                current = myList[index];
                return true;
            }
        }

        public void Reset()
        {
            index = -1;
            current = null;
        }
    }

自定义数据结构 MyList,继承外部调用接口IMyEnumerable

    public class MyList: IMyEnumerable
    {
        IMyEnumerator myEnumerator;
        object[] objects;
        public int Count { private set; get; }

        public MyList() : this(10)
        {
            
        }

        public MyList(int maxCount)
        {
            objects = new object[maxCount];
            Count = objects.Length;
        }

        public object this[int i]
        {
            get
            {
                return objects[i];
            }
            set
            {
                objects[i]= value;
            }
        }

        public IMyEnumerator GetEnumerator()
        {
            if (myEnumerator == null)
            {
                myEnumerator = new MyEnumerator(this);
            }
            return myEnumerator;
        }

        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return GetEnumerator();
        }
    }

使用方法,和普通数据结构一样使用MyList类,加入数据
,然后使用foreach遍历数据,最后不使用语法糖遍历数据。

        static void Main(string[] args)
        {

            MyList myList = new MyList(3);
            myList[0] = 1;
            myList[1] = 2;
            myList[2] = 3;

            //==============使用语法糖遍历数据
            foreach (var item in myList)
            {
                Console.WriteLine(item);
            }

            //=============不使用语法糖遍历数据
            IMyEnumerator myEnumerator = myList.GetEnumerator();
            while (myEnumerator.MoveNext())
            {
                Console.WriteLine(myEnumerator.Current);
            }
        }
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