C# 迭代器

IEnumerable接口允许使用foreach循环。在foreach循环中并不是只能使用集合类，相反，在foreach循环中使用定制类通常有很多优点。

  但是，重写使用foreach循环的方式或者提供定制的实现方式并不一定很简单。为了说明这一点，下面有必要深入研究一下foreach循环。在foreach循环中，迭代一个collectionObject集合的过程如下：

  （1）调用collectionObject.GetEnumerator()，返回一个IEnumerator引用，这个方法可通过IEnumerable接口的实现代码来获得，但这是可选的。

  （2）调用所返回的IEnumerator接口的MoveNext()方法。

  （3）如果MoveNext()方法返回true，就是用IEnumerator接口的Current属性来获取对象的一个引用，用于foreach循环。

  （4）重复前面两步，直到MoveNext()方法返回false为止，此时循环停止。

  所以，为在类中进行这些操作，必须重写几个方法，跟踪索引，维护Current属性，以及执行其他一些操作。这需要做许多的工作。

  一个较简单的替代方法是使用迭代器。使用迭代器将有效地自动生成许多代码，正确地完成所有任务。而且，使用迭代器的语法掌握起来非常容易。

  迭代器的定义是，它是一个代码块，按顺序提供了要在foreach块中使用的所有值。一般情况下，这个代码块是一个方法，但也可以使用属性访问器和其他代码块作为迭代器。这里为了简单起见，仅介绍方法。

  无论代码块是什么，其返回类型都是有限制的。与期望正好相反，这个返回类型与所美剧的对象类型不同。例如，在表示Animal对象集合的类中，迭代器块的返回类型不可能是Animal。两种可能的返回类型是前面提到的接口类型:IEnumerable和IEnumerator。使用这两种类型的场合是：

  如果要迭代一个类，则使用方法GetEnumerator()，其返回类型是IEnumerator。

  如果要迭代一个类成员，例如一个方法，则使用IEnumerable。

  在迭代器块中，使用yield关键字选择要在foreach循环中使用的值，其语法如下：

yield return <value>;

  利用这个信息就足以建立一个非常简单的示例，如下所示：

public static IEnumerable SimpleList(){   yield return "string 1";   yield return "string 2";   yield return "string 3";}static void Main(string[] args){   foreach(string item in SimpleList())      WriteLine(item);   ReadKey();}

  为此，静态方法SimpleList()就是迭代器块。它是一个方法，所以使用IEnumerable返回类型。SimpleList()使用yield关键字为使用它的foreach块提供了3个值，每个值都输出到屏幕上。

  迭代器返回的是object类型的值，因为object是所有类型的基类，所以可从yield语句返回任何类型。但编译器的智能化程度很高，所以我们可以把返回值解释为foreach循环需要的任何类型。这里代码需要string类型的值，而这正是我们要使用的值。如果修改一行yield代码，让它返回一个整数，就会在foreach循环中出现一个类型转换异常。

  对于迭代器，可以使用下面的语句中断将信息返回给foreach循环的过程：

yield break;

  在遇到迭代器中的这个语句时，迭代器的处理会立即中断，使用该迭代器的foreach循环也一样。

using System;using System.Collections;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks; namespace Ch11Ex03{    public class Primes    {        private long min;        private long max;        public Primes() : this(2, 100) { }        public Primes(long minimum, long maximum)        {            if (minimum < 2)                min = 2;            else                min = minimum;            max = maximum;        }        public IEnumerator GetEnumerator()        {            for (long possiblePrime = min; possiblePrime <= max; possiblePrime++)            {                bool isPrime = true;                for (long possibleFactor = 2; possibleFactor <=                   (long)Math.Floor(Math.Sqrt(possiblePrime)); possibleFactor++)                {                    long remainderAfterDivision = possiblePrime % possibleFactor;                    if (remainderAfterDivision == 0)                    {                        isPrime = false;                        break;                    }                }                if (isPrime)                {                    yield return possiblePrime;                }            }        }    }}​​​​​​

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using static System.Console; namespace Ch11Ex03{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Primes primesFrom2To1000 = new Primes(2, 1000);            foreach (long i in primesFrom2To1000)                Write($"{i} ");            ReadKey();        }    }}

  这个示例中的类可以枚举上下限之间的素数集合。封装素数的类利用迭代器提供了这个功能。

  Primes的代码开始时比较简单，用两个字段来存储表示搜索范围的最大值和最小值，并使用构造函数设置这些值。注意，最小值是有限制的，它不能小于2，这很合理，因为2是最小的素数。相关的代码则全部放在方法GetEnumerator()中。该方法的签名满足迭代器块的规则，因为它返回的是IEnumerator类型。

  为提取上下限之间的素数，需要一次测试每个值，所以用一个for循环开始。由于我们不知道某个数是不是素数，因此先假定这个数是个素数，再看看它是否不是素数。为此，需要看看该数能否被2到概述平方根之间的所有数整除。如果能，则该数不是素数，于是测试下一个数。如果该数的确是素数，就用yield把它传给foreach循环。

  这段代码有一个有趣之处：如果把上下限设置为非常大的数，在执行应用程序时，就会发现，会一次显示一个结果，中间有暂停，而不是一次显示所有的结果。这说明，无论代码在yield调用之前是否会终止，迭代器代码都会一次返回一个结果。在后台，调用yield都会中断代码的执行，当请求另一个值时，也就是当使用迭代器的foreach循环开始一个新循环时，代码会恢复执行。

  前面曾提到，将介绍迭代器如何用于迭代存储在字典类型的集合中的对象，而不必处理DictionaryItem对象。下面是集合类Animals：

public class Animals : DictionaryBase{   public void Add(string newID, Animal newAnimal) => Dictionary.Add(newID, newAnimal);   public void Remove(string animalID) => Dictionary.Remove(animalID);   public Animal this[string animalID]   {      get{ return (animal)Dictionary[animalID];}      set{ Dictionary[animalID] = value;}   }}

  可以在这段代码中添加如下的简单迭代器，以便执行预期的操作：

public new IEnumerator GetEnumerator(){   foreach(object animal in Dictionary.Values)     yiled return (Animal)animal;}

  现在可以使用下面的代码来迭代集合中的Animal对象：​​​​​​​

foreach (Animal myAnimal in animalCollection){  WriteLine($"New {myAnimal.ToString()} object added to " + $" custom collection, Name = {myAnimal.Name}");}