[心得] IEnumerator, IEnumerable, and Yield
我來討鞭，以下是我在 C# 使用 IEnumerator, IEnumerable, and Yield 的整理心得，
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這篇是因為工作上同事對於 yield return 的疑問，所以開始寫這篇文章，順便整理一下
自己的經驗並且複習。
IEnumerator，迭代器，是一個巡迴容器的介面：
// namespace System.Collections
public interface IEnumerator
{
object Current { get; }
bool MoveNext();
void Reset();
}
使用方法很簡單，在一個迴圈中呼叫 MoveNext，檢查是否還有可列舉的元素，利用
Current 來取得目前的元素（Element）：
for (var itr = something.GetEnumerator(); itr.MoveNext(); )
{
Console.Write(itr.Current);
}
此外有泛型（Generic）的迭代器 IEnumerator，需多實做用於釋放資源的 Dispose 的介
面：
// namespace System.Collections.Generic
using System.Collections;
public interface IEnumerator : IDisposable, IEnumerator
{
T Current { get; }
bool MoveNext();
void Reset();
void Dispose();
}
使用上，建議在列舉完元素後，呼叫 Dispose 來釋放迭代器的資源，可以使用 using 使
得程式碼更易讀：
using (var itr = something.GetEnumerator())
{
while (itr.MoveNext())
{
Console.Write(itr.Current);
}
}
IEnumerable，提供一個取得迭代器方法，用該迭代器來列舉元素：
// namespace System.Collections
public interface IEnumerable
{
IEnumerator GetEnumerator();
}
另有定義較常使用的泛型的版本：
// namespace System.Collections.Generic
using System.Collections;
public interface IEnumerable : IEnumerable
{
IEnumerator GetEnumerator();
}
在 C# 中，陣列 (Array) 以及大多的容器 (System.Collections 或是
System.Collections.Generic) 都有實做 IEnumerable 介面，意思是可以透過
GetEnumerator() 來列舉該容器中的元素。例如 List、int[] 或是 string，都可以使
用其迭代器來列舉容器中的元素。
以下是使用 C# 語法 foreach 來列舉 List 容器中的元素：
List numbers = new List { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
foreach (var number in numbers)
{
Console.Write(number); // Output: 0123456789
}
該 foreach 在編譯實作上，使用 IEnumerable 來取得 IEnumerator，透過迭代器列舉元
素，可轉換程式碼如下：
List numbers = new List { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
using(var itr = numbers.GetEnumerator())
{
while (itr.MoveNext())
{
var number = itr.Current;
Console.Write(number); // Output: 0123456789
}
}
也可以自訂不同的迭代器，來製作出自定的列舉方法，例如下面定義對於 List 容器的
Reverse 迭代器，將元素順序反轉輸出：
struct ReverseListEnumerable<T> : IEnumerable<T>
{
List<T> data;
public ReverseListEnumerable(List<T> data)
{
this.data = data;
}
public IEnumerator<T> GetEnumerator()
{
return new Enumerator(this.data);
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
{
return this.GetEnumerator();
}
struct Enumerator : IEnumerator<T>
{
int index;
List<T> data;
public Enumerator(List<T> data)
{
this.data = data;
this.index = data.Count;
}
public T Current
{
get
{
return this.data[this.index];
}
}
object IEnumerator.Current
{
get
{
return this.Current;
}
}
public void Dispose()
{
// 這裡把 data 設定 null，當作釋放資源，之後就無法再使用
this.data = null;
}
public bool MoveNext()
{
this.index -= 1;
return this.index >= 0;
}
public void Reset()
{
// 重置 Index
this.index = this.data.Count;
}
}
}
List<int> numbers = new List<int> { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
foreach(var number in new ReverseListEnumerable<int>(numbers))
{
Console.Write(number); // Output: 9876543210
}
沒錯！自定義迭代器怎麼可以這麼又臭又長…，但 C# 提供一項語法，可以讓上述自定義
迭代器的程式碼，變得相當容易撰寫又好閱讀，那就是 yield。
Yield
上節的 Reverse 例子使用 yield 可以改成：
IEnumerable<T> ReverseListEnumerable<T>(List<T> data)
{
for (var index = data.Count - 1; index >= 0; index--)
{
yield return data[index];
}
}
List<int> numbers = new List<int> { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
foreach(var number in ReverseListEnumerable(numbers))
{
Console.Write(number); // Output: 9876543210
}
沒有搞錯，就是如此簡單明瞭，C# 編譯器會把它處理成上節的那一個樣子，如果有興趣
可以參考 Reference 的文章連結 The implementation of iterators in C# and its
consequences。
當第一次呼叫迭代器的 MoveNext 時，程式會一直執行，直到 yield return，此時
yield return 的元素回傳，並保留程式位置以及狀態，當下一次呼叫 MoveNext() 時，
會從該保留位置以及狀態繼續執行。
此外也可以使用 yield break 強制中斷迭代器列舉。下面例子，當列舉元素為 3 的倍數
時就中斷迭代：
IEnumerable<int> MyEnumerable(IEnumerable<int> enumerable)
{
foreach (var itr in enumerable)
{
if (itr % 3 == 0)
{
yield break;
}
yield return itr;
}
}
List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
foreach(var number in MyEnumerable(numbers))
{
Console.Write(number); // Output: 12
}
延伸閱讀 System.Linq
前兩節中，範例實做 List 容器中 Reverse 迭代器，但這功能在 System.Linq 中已經有
所實做。System.Linq 提供許多對於 IEnumerable 物件的迭代器處理擴充，有哪些可以
使用，可以參考官方文件。以下是使用 System.Linq 來完成 Reverse 功能：
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
List numbers = new List { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
foreach(var number in numbers.Reverse())
{
Console.Write(number); // Output: 9876543210
}
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感謝你的建議，這部分我在寫的過程中確實是沒有想到，之後研究後再補充上去
※ 編輯: easy0519 (60.251.127.173), 03/28/2016 11:02:39
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