.NET教程：.NET面试题之IEnumerable（二）

.NET教程，这篇文章还是接着上文介绍的第二部分！多的不说，直接献上内容！

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      使用yield关键字实现方法GetEnumerator

如果iterator本身有实现IEnumerator接口(本例就是一个数组)，则可以有更容易的方法：

public IEnumerator GetEnumerator()

{

return _people.GetEnumerator();

}

注意，这个方法没有Foreach的存在，所以如果你改用for循环去迭代这个集合，你得自己去呼叫MoveNext，然后获得集合的下一个成员。而且会出现一个问题，就是你无法知道集合的大小(IEnumerable没有Count方法，只有IEnumerable才有)。

此时，可以做个试验，如果我们知道一个集合有3个成员，故意迭代多几次，比如迭代10次，那么当集合已经到达尾部时，将会抛出InvalidOperationException异常。

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Person p1 = new Person("1");

Person p2 = new Person("2");

Person p3 = new Person("3");

People p = new People(new Person[3]{p1, p2, p3});

var enumerator = p.GetEnumerator();

//Will throw InvalidOperationException

for (int i = 0; i < 5; i++)

{

enumerator.MoveNext();

if (enumerator.Current != null)

{

var currentP = (Person) enumerator.Current;

Console.WriteLine("current is {0}", currentP.Name);

}

}

Console.ReadKey();

}

}

public class Person

{

public string Name { get; set; }

public Person(string name)

{

Name = name;

}

}

public class People : IEnumerable

{

private readonly Person[] _persons;

public People(Person[] persons)

{

_persons = persons;

}

public IEnumerator GetEnumerator()

{

return _persons.GetEnumerator();

}

}

使用yield关键字配合return，编译器将会自动实现继承IEnumerator接口的类和上面的三个方法。而且，当for循环遍历超过集合大小时，不会抛出异常，Current会一直停留在集合的最后一个元素。

public IEnumerator GetEnumerator()

{

foreach (Person p in _people)

yield return p;

}

如果我们在yield的上面加一句：

public IEnumerator GetEnumerator()

{

foreach (var p in _persons)

{

Console.WriteLine("test");

yield return p;

}

}

我们会发现test只会打印三次。后面因为已经没有新的元素了，yield也就不执行了，整个Foreach循环将什么都不做。

yield的延迟执行特性 – 本质上是一个状态机

关键字yield只有当真正需要迭代并取到元素时才会执行。yield是一个语法糖，它的本质是为我们实现IEnumerator接口。

static void Main(string[] args)

{

IEnumerable items = GetItems();

Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");

var ret = items.ToList();

Console.ReadKey();

}

static IEnumerable GetItems()

{

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

yield return "1";

yield return "2";

yield return "3";

}

在上面的例子中，尽管我们呼叫了GetItems方法，先打印出来的句子却是主函数中的句子。这是因为只有在ToList时，才真正开始进行迭代，获得迭代的成员。我们可以使用ILSpy察看编译后的程序集的内容，并在View -> Option的Decompiler中，关闭所有的功能对勾(否则你将仍然只看到一些yield)，然后检查Program类型，我们会发现编译器帮我们实现的MoveNext函数，实际上是一个switch。第一个yield之前的所有代码，统统被放在了第一个case中。

bool IEnumerator.MoveNext()

{

bool result;

switch (this.<>1__state)

{

case 0:

this.<>1__state = -1;

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

this.<>2__current = "1";

this.<>1__state = 1;

result = true;

return result;

case 1:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = "2";

this.<>1__state = 2;

result = true;

return result;

case 2:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = "3";

this.<>1__state = 3;

result = true;

return result;

case 3:

this.<>1__state = -1;

break;

}

result = false;

return result;

}

如果某个yield之前有其他代码，它会自动包容到它最近的后续的yield的“统治范围”：

static IEnumerable GetItems()

{

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

yield return "1";

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

yield return "2";

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

yield return "3";

}

它的编译结果也是可以预测的：

case 0:

this.<>1__state = -1;

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

this.<>2__current = "1";

this.<>1__state = 1;

result = true;

return result;

case 1:

this.<>1__state = -1;

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

this.<>2__current = "2";

this.<>1__state = 2;

result = true;

return result;

case 2:

this.<>1__state = -1;

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems()");

this.<>2__current = "3";

this.<>1__state = 3;

result = true;

return result;

case 3:

this.<>1__state = -1;

break;

这也就解释了为什么第一个打印出来的句子在主函数中，因为所有不是yield的代码统统都被yield吃掉了，并成为状态机的一部分。而在迭×××始之前，代码是无法运行到switch分支的。

令人瞩目的是，编译器没有实现reset方法，这意味着不支持多次迭代：

void IEnumerator.Reset()

{

throw new NotSupportedException();

}

yield只返回，不赋值

下面这个例子。不过我认为Artech大大分析的不是很好，我给出自己的解释。

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

IEnumerable vectors = GetVectors();

//Begin to call GetVectors

foreach (var vector in vectors)

{

vector.X = 4;

vector.Y = 4;

}

//Before this iterate, there are 3 members in vectors, all with X and Y = 4

foreach (var vector in vectors)

{

//But this iterate will change the value of X and Y BACK to 1/2/3

Console.WriteLine(vector);

}

}

static IEnumerable GetVectors()

{

yield return new Vector(1, 1);

yield return new Vector(2, 3);

yield return new Vector(3, 3);

}

}

public class Vector

{

public double X { get; set; }

public double Y { get; set; }

public Vector(double x, double y)

{

this.X = x;

this.Y = y;

}

public override string ToString()

{

return string.Format("X = {0}, Y = {1}", this.X, this.Y);

}

}

我们进行调试，并将断点设置在第二次迭代之前，此时，我们发现vector的值确实变成4了，但第二次迭代之后，值又回去了，好像被改回来了一样。但实际上，并没有改任何值，yield只是老老实实的吐出了新的三个vector而已。Yield就像一个血汗工厂，不停的制造新值，不会修改任何值。

从编译后的代码我们发现，只要我们通过foreach迭代一个IEnumerable，我们就会跑到GetVectors方法中，而每次运行GetVectors方法，yield都只会返回全新的三个值为(1，1)，(2，2)和(3，3)的vector，仿佛第一次迭代完全没有运行过一样。原文中，也有实验证明了vector创建了六次，实际上每次迭代都会创建三个新的vector。

解决这个问题的方法是将IEnumerable转为其子类型例如List或数组。

在迭代的过程中改变集合的状态

foreach迭代时不能直接更改集合成员的值，但如果集合成员是类或者结构，则可以更改其属性或字段的值。不能在为集合删除或者增加成员，这会出现运行时异常。For循环则可以。

var vectors = GetVectors().ToList();

foreach (var vector in vectors)

{

if (vector.X == 1)

//Error

//vectors.Remove(vector);

//This is OK

vector.X = 99;

Console.WriteLine(vector);

}

IEnumerable的缺点

IEnumerable功能有限，不能插入和删除。

访问IEnumerable只能通过迭代，不能使用索引器。迭代显然是非线程安全的，每次IEnumerable都会生成新的IEnumerator，从而形成多个互相不影响的迭代过程。

在迭代时，只能前进不能后退。新的迭代不会记得之前迭代后值的任何变化。