问题

关于C#泛型枚举器的问题?

回答
好的,咱们来聊聊C 泛型枚举器这事儿,不说那些空泛的列表描述,咱们深入点儿,把事情掰开了揉碎了讲。

首先,你要明白,C 里的“枚举器”可不是指那个 `enum` 类型(虽然它们的名字听起来有点像)。这里的枚举器,我们指的是那种能让你一个一个地遍历集合里元素的东西。想象一下,你有一个装着好多水果的篮子,枚举器就像是你手里的那根小棍子,你用它就能轮流把每个水果挑出来看,直到篮子空了为止。

C 最初引入的 `IEnumerable` 和 `IEnumerator` 接口,就是干这个的。`IEnumerable` 就像是那个篮子,它告诉你“我里面有东西可以一个个拿出来”,而 `IEnumerator` 才是那个真的能执行“拿出来”动作的工具。它有几个关键的方法:

`MoveNext()`: 试着去下一个元素。如果成功了,就返回 `true`,表示后面还有元素;如果已经到头了,就返回 `false`。
`Current`: 让你看看当前指针指向的那个元素是什么。
`Reset()`: 把指针重新放回第一个元素(虽然这个方法现在用得不多了)。

泛型的出现,让事情变得更安全、更方便。

在泛型出现之前,如果你想遍历一个非泛型集合(比如 `ArrayList`),`Current` 返回的是一个 `object`。你想用这个 `object`,就得自己小心翼翼地进行类型转换(casting)。比如,你想把一个数字取出来算术,你得写 `(int)enumerator.Current`。如果里面不是 `int`,或者你忘了转换,程序可能就直接崩了。这就像你手里拿着一根随便挑出来的水果,你不知道它到底是苹果还是香蕉,只能凭感觉去咬,万一咬到虫子呢?

泛型枚举器,就是给枚举器套上了类型安全的外衣。

C 引入了 `IEnumerable` 和 `IEnumerator` 接口。这里的 `T` 就是泛型参数,它代表了集合中元素的具体类型。

`IEnumerable`:表示这个集合里存放的都是 `T` 类型的东西。
`IEnumerator`:
它的 `Current` 属性,直接返回的就是 `T` 类型的值,而不是 `object`。这意味着你在访问 `Current` 的时候,编译器已经知道你拿到的是什么类型了,根本不需要你自己去进行类型转换。就像你的那根小棍子,现在你知道它只管挑苹果,你拿出来肯定就是个苹果,可以直接开始削皮吃。
它还继承了非泛型 `IEnumerator` 接口,所以 `MoveNext()` 和 `Reset()` 这些方法也都有。

为什么说泛型枚举器更方便?

1. 省去了类型转换 (Type Casting): 这是最直观的好处。当你从 `IEnumerator` 的 `Current` 属性获取值时,你直接得到的就是 `T` 类型,不再需要 `(T)` 这样的转换。这不仅简化了代码,也减少了因错误类型转换导致的运行时异常。
2. 提高了代码的可读性和维护性: 编译器知道 `T` 是什么,意味着你写出的代码在表达意图时更清晰。别人看你的代码,也更容易理解你正在操作什么类型的数据。
3. 性能上的微小优势: 虽然不至于天差地别,但省去了类型检查和转换的过程,理论上会带来一点点性能上的提升。不过,这通常不是我们关注的重点。

`foreach` 语句与泛型枚举器的幕后故事

你写 `foreach (var item in collection)` 的时候,编译器背后其实做了不少事。它会找到 `collection` 上的 `GetEnumerator()` 方法,然后得到一个 `IEnumerator`(或者 `IEnumerator`)实例。接着,它就不断地调用 `MoveNext()`,每次返回 `true` 的时候,就获取 `Current` 的值,赋值给 `item`,直到 `MoveNext()` 返回 `false` 为止。

使用泛型集合和泛型枚举器,`foreach` 就能直接得到 `T` 类型的值,就像这样:

```csharp
// 假设 MyGenericCollection 实现了 IEnumerable
foreach (int number in myIntCollection)
{
// number 直接就是 int 类型,不需要 (int)number
Console.WriteLine(number 2);
}
```

`yield return` 和泛型枚举器的绝配

还有一个非常强大的特性,叫做 `yield return`,它和泛型枚举器简直是天作之合。当你写一个返回 `IEnumerable` 的方法,并且里面使用了 `yield return`,C 编译器会自动为你生成一个实现了 `IEnumerator` 的类。

例如:

```csharp
public static IEnumerable GetEvenNumbers(int max)
{
for (int i = 0; i <= max; i++)
{
if (i % 2 == 0)
{
yield return i; // 编译器会在这里“吐出”一个 int
}
}
}
```

当你调用 `GetEvenNumbers(10)` 时,它并不是一次性把所有偶数都算出来放到一个列表里,而是当你第一次请求 `MoveNext()` 时,它才会执行到第一个 `yield return`,然后“记住”当前的状态,返回那个偶数。下次再调用 `MoveNext()`,它会接着上次中断的地方继续执行,直到 `yield return` 下一个偶数,或者方法执行完毕。

这带来了很多好处,比如:

延迟执行 (Lazy Evaluation): 只有在你需要的时候,元素才会被生成,这对于处理非常大的数据集或者无限序列非常有用,避免了内存的浪费。
简化了迭代器模式的实现: 以前要实现一个迭代器,需要手动写一个类,实现 `IEnumerator` 接口,管理状态,非常繁琐。`yield return` 极大地简化了这个过程。

总结一下:

C 的泛型枚举器,核心就是 `IEnumerable` 和 `IEnumerator` 这对接口。它们通过引入类型参数 `T`,让集合的遍历过程变得类型安全,减少了显式类型转换,提高了代码的可读性和健壮性。结合 `yield return`,更是让创建高效、易读的迭代器变得轻而易举。这可以说是 C 在集合处理和代码简洁性方面迈出的重要一步。

希望这样详细的解释,能够让你对 C 泛型枚举器有一个更深入的理解,而不是停留在“它让遍历集合更方便”这种表面的描述上。

网友意见

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原因参考

@vczh

的答案。

因为一开始.NET Framework没有泛型,所以设计了IEnumerable/和IEnumerator接口,后来有了泛型,为了向下兼容代码,IEnumerable<T>/IEnumerator<T>接口都同时实现了非泛型版本的接口。所以我们在实现泛型版本的接口的时候,也得对非泛型版本接口进行实现,你可以认为是强制你向下兼容。




一般情况下,不要自行实现IEnumerable/IEnumerator接口。应当直接使用现有容器提供的实现。如果自行实现了一个容器,使用yield来实现IEnumerable/IEnumerator接口。

如:

       public class MyCollection : IEnumerable<MyItem> {   private readonly List<MyItem> _collection = new List<MyItem>();    public IEnumerator<MyItem> GetEnumerator()   {     return _collection.GetEnumerator();   }    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()   {     return GetEnumerator();   } }      

不要自己去实现这两个接口的主要原因是基本上大家都很难正确实现这两个接口,不如用系统现成的,再不济,用yield语法自动生成的版本。

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