C# 中的 forEach 和 Enumerables

2020-01-09 08:00:00 · 飞浪

让我们看看生成器和迭代器是如何融入到 C# 中的，以及如何在考虑所有优缺点的情况下利用它们。

介绍

本指南围绕两个非常古老的编程概念展开，这两个概念如今已在大多数语言中实现。其中一个概念是生成器，另一个是迭代器。在本指南中，我们将研究这些想法是如何融入 C# 的，并研究如何利用它们为自己谋利，同时考虑到所有的利弊。

生成器

生成器通常是一个函数，或是用语言实现的一个特殊例程，用于控制循环的行为。生成器与返回数组的函数有着惊人的相似之处，因为它们有参数，可以调用来生成一系列项目。

假设我们有一个函数，每次返回大约一百万个整数列表。如果没有生成器，则需要在内存中建立列表，为所有值分配位置，然后将这些值传递到需要去的地方。如果您有资源，那很好；但是，人们总是努力为这类问题找到解决办法，因此生成器诞生了。生成器每次将产生一个项目，允许调用者立即开始处理第一个值。这需要更少的内存，并允许应用程序中更具表现力的控制流。此功能自语言 2.0 版起就已可用。

迭代器

迭代器的概念可以追溯到 1974 年的 CLU 编程语言。根据设计，迭代器应该允许程序员遍历特定的容器。迭代器最常用于列表。它们在 C# 中作为接口实现，并在实现中与容器本身紧密耦合。迭代器允许访问容器中保存的数据。

从 2.0 版开始，语言开始支持迭代器。在 C# 中，迭代器被称为枚举器，它们来自IEnumerator接口。基本上，此接口提供了一个MoveNext()方法，该方法查找下一个元素并检查是否到达容器或集合的末尾。它还有一个Current属性，允许访问当前指向的元素的值。还有一个Reset()方法，允许您将枚举器移回其初始位置。在检索第一个元素之前，需要调用MoveNext() ，因为枚举器指向第一个元素之前。如果调用实现IEnumerable接口的对象或集合的GetEnumerator()方法，则可以获取枚举器。

注意：大多数容器类都实现了该接口；但是foreach循环无法对这些类进行操作。

执行

首先我给大家展示一个示例代码。列表类来自System.Collections.Generic命名空间。

我们创建一个列表。

      List<string> toBeIterated = new List<string>();
toBeIterated.Add("Programming");
toBeIterated.Add("is");
toBeIterated.Add("really");
toBeIterated.Add("fun");
toBeIterated.Add("if");
toBeIterated.Add("you");
toBeIterated.Add("do");
toBeIterated.Add("it");
toBeIterated.Add("right");
    

我们可以非常简单地将此列表转换为生成器。

      IEnumerable<string> iEnumerableOftoBeIterated = (IEnumerable<string>)toBeIterated;
    

使用foreach循环将允许我们遍历列表。

      foreach(string element in iEnumerableOftoBeIterated)
{  
   Console.WriteLine(element);  
}
    

执行代码将给出以下结果。

      Programming
is
really
fun
if
you
do
it
right
    

这就是生成器方法。现在让我们看看如何使用迭代器方法。

让我们转换我们的列表。

      IEnumerator<string> iEnumeratorOftoBeIterated = toBeIterated.GetEnumerator();

如上所述，GetEnumerator()将起作用，因为来自Generic命名空间的List类实现了IEnumerator接口。但是，无法使用foreach 。为此，我们需要一个while循环。

      while (iEnumeratorOftoBeIterated.MoveNext())
{
	Console.WriteLine($"The current value is: {iEnumeratorOftoBeIterated.Current}");
}
    

执行上述代码将得到以下内容。

      The current value is: Programming
The current value is: is
The current value is: really
The current value is: fun
The current value is: if
The current value is: you
The current value is: do
The current value is: it
The current value is: right
    

请注意，没有break语句，但它不会进入无限模式。

注意：这两种方法的目标都是相同的：允许程序员遍历容器，在我们的例子中是列表。但是，当我们使用IEnumerator方法时，它只有在调用MoveNext()函数时才有效。IEnumerable和IEnumerator之间的主要区别在于后者保留了游标的当前状态。

一句忠告：如果您想要按顺序浏览集合，则应使用IEnumerable接口。如果您想要保留光标位置并在函数之间传递它，则应使用IENumerator。

让我们看一个实际的例子。我们想创建一个小应用程序，可以根据数字是奇数还是偶数来以不同的方式处理数字。IEnumerator为我们提供了一个优雅的解决方案，它涉及两个静态方法。

      using System;
using System.Threading;
using System.Collections.Generic;

namespace generatorsNIterators
{   
    class Program
    {
        static void EvenProcessor(IEnumerator<int> i)
        {              

            if (i.Current == 0)
                {
                    Console.WriteLine("The list was processed, exiting!");
                    Thread.Sleep(10);
                    i.Dispose();
            }
            else if (i.Current % 2 != 0)
                {
                    Console.WriteLine("The number is ODD, calling processor.");
                    OddProcessor(i);
                }
            else if(i.Current % 2 == 0)
            {
                Console.WriteLine($"Processing even: {i.Current}");
                Console.WriteLine("Even number processed!");
                i.MoveNext();
                EvenProcessor(i);
            }           
            else
                { i.Dispose(); }
        }
        static void OddProcessor(IEnumerator<int> i)
        {
            if (i.Current == 0)
                {
                    Console.WriteLine("The list was processed, exiting!");
                    Thread.Sleep(5);
                    i.Dispose();
                }
            else if (i.Current % 2 == 0)
                {
                    Console.WriteLine("The number is EVEN, calling processor.");
                    EvenProcessor(i);
                
            }
            else if(i.Current % 2 != 0)
                {
                    Console.WriteLine($"Processing odd: {i.Current}");
                    Console.WriteLine("Odd number processed!");
                    i.MoveNext();
                    OddProcessor(i);
                }
            else
                { i.Dispose(); }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            List<int> myList = new List<int>(10);
            for (int i = 1; i <= 20; i++) { myList.Add(i); }
            IEnumerator<int> myListEnum = myList.GetEnumerator();
            myListEnum.MoveNext();
            OddProcessor(myListEnum);
            Console.ReadKey();
            }
    }
}
    

当我们执行此代码时，控制台上会出现以下内容。

      Processing odd: 1
Odd number processed!
The number is EVEN, calling processor.
Processing even: 2
Even number processed!
The number is ODD, calling processor.
Processing odd: 3
Odd number processed!
The number is EVEN, calling processor.
Processing even: 4
Even number processed!
The number is ODD, calling processor.
Processing odd: 5
Odd number processed!
The number is EVEN, calling processor.
Processing even: 6
Even number processed!
The number is ODD, calling processor.
Processing odd: 7
Odd number processed!
The number is EVEN, calling processor.
Processing even: 8
Even number processed!
The number is ODD, calling processor.
Processing odd: 9
Odd number processed!
The number is EVEN, calling processor.
Processing even: 10
Even number processed!
The list was processed, exiting!
    

这里发生了什么？我们有一个从 1 到 20 的数字列表，并且使用以下语句将此列表转换为迭代器。

      IEnumerator<int> myListEnum = myList.GetEnumerator();

这是必要的，因为我们有两个静态方法，EvenProcessor和OddProcessor。两者都采用IEnumerator参数，即光标的当前位置。此解决方案不使用任何循环。它只是通过迭代器的魔力来工作。我们的列表只有 10 个项目，如果数字是偶数，则相应的函数将对其进行处理。奇数的情况也是如此。这里的关键是 i.Current以及光标位置保持不变的事实。

结论

总而言之，在我看来，生成器和迭代器非常有用。它们允许您在应用程序中创建干净的控制流，同时保持代码干净。在本指南中，我们定义了生成器和迭代器，探索了它们的来源和原因。然后我们积累了知识，最后进行了完整的演示。最酷的部分是我们能够处理列表而无需使用for、while或do while循环。我希望这篇文章对您有所帮助，并且您找到了想要的内容。如果您喜欢本指南，请点赞并继续关注更多内容，或者查看我的其他指南。

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C# 中的 forEach 和 Enumerables

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List<string> toBeIterated = new List<string>(); toBeIterated.Add("Programming"); toBeIterated.Add("is"); toBeIterated.Add("really"); toBeIterated.Add("fun"); toBeIterated.Add("if"); toBeIterated.Add("you"); toBeIterated.Add("do"); toBeIterated.Add("it"); toBeIterated.Add("right");

The current value is: Programming The current value is: is The current value is: really The current value is: fun The current value is: if The current value is: you The current value is: do The current value is: it The current value is: right

using System; using System.Threading; using System.Collections.Generic; namespace generatorsNIterators { class Program { static void EvenProcessor(IEnumerator<int> i) { if (i.Current == 0) { Console.WriteLine("The list was processed, exiting!"); Thread.Sleep(10); i.Dispose(); } else if (i.Current % 2 != 0) { Console.WriteLine("The number is ODD, calling processor."); OddProcessor(i); } else if(i.Current % 2 == 0) { Console.WriteLine($"Processing even: {i.Current}"); Console.WriteLine("Even number processed!"); i.MoveNext(); EvenProcessor(i); } else { i.Dispose(); } } static void OddProcessor(IEnumerator<int> i) { if (i.Current == 0) { Console.WriteLine("The list was processed, exiting!"); Thread.Sleep(5); i.Dispose(); } else if (i.Current % 2 == 0) { Console.WriteLine("The number is EVEN, calling processor."); EvenProcessor(i); } else if(i.Current % 2 != 0) { Console.WriteLine($"Processing odd: {i.Current}"); Console.WriteLine("Odd number processed!"); i.MoveNext(); OddProcessor(i); } else { i.Dispose(); } } static void Main(string[] args) { List<int> myList = new List<int>(10); for (int i = 1; i <= 20; i++) { myList.Add(i); } IEnumerator<int> myListEnum = myList.GetEnumerator(); myListEnum.MoveNext(); OddProcessor(myListEnum); Console.ReadKey(); } } }

Processing odd: 1 Odd number processed! The number is EVEN, calling processor. Processing even: 2 Even number processed! The number is ODD, calling processor. Processing odd: 3 Odd number processed! The number is EVEN, calling processor. Processing even: 4 Even number processed! The number is ODD, calling processor. Processing odd: 5 Odd number processed! The number is EVEN, calling processor. Processing even: 6 Even number processed! The number is ODD, calling processor. Processing odd: 7 Odd number processed! The number is EVEN, calling processor. Processing even: 8 Even number processed! The number is ODD, calling processor. Processing odd: 9 Odd number processed! The number is EVEN, calling processor. Processing even: 10 Even number processed! The list was processed, exiting!