第8章枚舉器和迭代器

第8章枚舉器和迭代器8.1枚舉器8.2迭代器8.1枚舉器8.1.1枚舉器概述例如，有以下代碼：int[]myarr={1,2,3,4,5};foreach(intiteminmyarr) Console.Write("{0}",item);Console.WriteLine();其輸出是：1，2，3，4，5。為什么會(huì)這樣呢？這是因?yàn)閿?shù)組可以按需提供一個(gè)稱為枚舉器（enumerator，或枚舉數(shù)）的對(duì)象。

枚舉器可用于依次讀取數(shù)組中的元素，但不能用于修改基礎(chǔ)集合，所以，不能用迭代變量（或枚舉變量）item修改myarr的元素。Array類有一個(gè)GetEnumerator方法用于返回當(dāng)前使用的枚舉器，除了Array類外，還有一些其他類型提供了GetEnumerator方法，凡是提供了GetEnumerator方法的類型稱為可枚舉類型，顯然，數(shù)組是可枚舉類型。8.1.2IEnumerator接口枚舉器是實(shí)現(xiàn)IEnumerator接口的類對(duì)象。IEnumerator接口支持對(duì)非泛型集合的簡(jiǎn)單迭代，是所有非泛型枚舉器的基接口，它位于命名空間

System.Collections中。IEnumerator

接口有如下public成員：Current屬性：獲取集合中的當(dāng)前元素。MoveNext方法：將枚舉器推進(jìn)到集合的下一個(gè)元素。Reset方法：將枚舉器設(shè)置為其初始位置，該位置位于集合中第一個(gè)元素之前。最初，枚舉器被定位于集合中第一個(gè)元素的前面。Reset

方法用于將枚舉器返回到此位置。在此位置上，未定義

Current。

因此，在讀取

Current

的值之前，必須調(diào)用

MoveNext將枚舉數(shù)定位到集合的第一個(gè)元素。

再次調(diào)用MoveNext方法將

Current屬性定位到下一個(gè)元素。如果

MoveNext越過(guò)集合的末尾，則枚舉器將定位到集合中最后一個(gè)元素的后面，而且MoveNext返回

false。

對(duì)于前面的foreach語(yǔ)句的代碼，其執(zhí)行過(guò)程如下：調(diào)用arr.GetEnumerator()返回一個(gè)IEnumerator引用。調(diào)用所返回的IEnumerator接口的MoveNex方法。如果MoveNex方法返回true，就使用IEnumerator接口的屬性來(lái)獲取arr的一個(gè)元素，用于foreach循環(huán)。重復(fù)②和③的步驟，直到MoveNex方法返回false為止，此時(shí)循環(huán)停止。前面foreach語(yǔ)句代碼的功能與以下代碼是相同的：int[]myarr={1,2,3,4,5};Enumeratorie=myarr.GetEnumerator();while(ie.MoveNext()) Console.Write("{0}",ie.Current);Console.WriteLine();可枚舉類型myarr和默認(rèn)枚舉器8.1.3IEnumerable接口可枚舉類型是指提供了GetEnumerator方法的類型，而GetEnumerator方法是IEnumerable接口的成員，因此可枚舉類型是指實(shí)現(xiàn)了IEnumerable接口的類型。IEnumerable接口支持在非泛型集合上進(jìn)行簡(jiǎn)單迭代，它位于

System.Collections命名空間。IEnumerable接口只有一個(gè)public成員，即GetEnumerator方法，用于返回一個(gè)循環(huán)訪問(wèn)集合的枚舉器IEnumerator，而IEnumerator

可以通過(guò)集合循環(huán)顯示

Current

屬性和

MoveNext

和

Reset

方法?！纠?.1】設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生類Student和一個(gè)People類，People類包含若干學(xué)生對(duì)象，通過(guò)從IEnumerable接口繼承使其成為可枚舉類型，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的枚舉器類PeopleEnum（從IEnumerator接口繼承）。最后用foreach語(yǔ)句對(duì)People類對(duì)象執(zhí)行枚舉。usingSystem;usingSystem.Collections;namespaceproj8_1{publicclassStudent //聲明Student類{ publicintid; //學(xué)號(hào) publicstringname; //姓名 publicStudent(intid,stringname) //構(gòu)造函數(shù) {this.id=id; =name; }}publicclassPeople:IEnumerable //聲明可枚舉類{privateStudent[]sts; //sts為Student對(duì)象數(shù)組publicPeople(Student[]pArray) //People類的構(gòu)造函數(shù),創(chuàng)建sts{ sts=newStudent[pArray.Length]; for(inti=0;i<pArray.Length;i++)sts[i]=pArray[i];}IEnumeratorIEnumerable.GetEnumerator()//實(shí)現(xiàn)IEnumerable的GetEnumerator方法{ return(IEnumerator)GetEnumerator(); //調(diào)用People類的GetEnumerator方法，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為枚舉器對(duì)象}publicPeopleEnumGetEnumerator()//定義People類的GetEnumerator{ returnnewPeopleEnum(sts);}}publicclassPeopleEnum:IEnumerator //聲明枚舉器類{publicStudent[]sts;intposition=-1; //位置字段，初始為-1publicPeopleEnum(Student[]list) //構(gòu)造函數(shù){ sts=list;}publicboolMoveNext()//定義PeopleEnum的MoveNext方法{position++;return(position<sts.Length);}publicvoidReset() //定義PeopleEnum的Reset方法{position=-1;}

objectIEnumerator.Current//實(shí)現(xiàn)IEnumerator的Current屬性{get{returnCurrent;}//返回PeopleEnum的Current屬性}publicStudentCurrent //定義PeopleEnum的Current屬性{get{returnsts[position];}//返回sts中position位置的Student對(duì)象}}classProgram{ staticvoidMain(){Student[]starry=newStudent[4] {newStudent(1,"Smith"),newStudent(2,"Johnson"),newStudent(3,"Mary"),newStudent(4,"Hammer")}; PeoplepeopleList=newPeople(starry);

foreach(StudentpinpeopleList) Console.WriteLine(p.id.ToString()+""+);}}}8.1.4泛型枚舉接口對(duì)于非泛型接口版本：IEnumerable接口的GetEnumerator方法返回實(shí)現(xiàn)IEnumerator枚舉器類的實(shí)例。實(shí)現(xiàn)IEnumerator枚舉器的類實(shí)現(xiàn)了Current屬性，它返回object的引用，然后需要把它轉(zhuǎn)換為實(shí)際類型的對(duì)象。對(duì)于泛型接口版本：IEnumerable<T>接口的GetEnumerator方法返回實(shí)現(xiàn)IEnumerator<T>枚舉器類的實(shí)例。IEnumerable<T>

是從

IEnumerable繼承的。實(shí)現(xiàn)IEnumerator<T>枚舉器的類實(shí)現(xiàn)了Current屬性，它返回實(shí)際類型的對(duì)象引用，不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。IEnumerator<T>是從Enumerator繼承的。8.2迭代器8.2.1迭代器概述

迭代器（iterator）也是用于對(duì)集合如列表和數(shù)組等進(jìn)行迭代，它是一個(gè)代碼塊，按順序提供要在foreach循環(huán)中使用的所有值。

一般情況下，這個(gè)代碼塊是一個(gè)方法，稱為迭代器方法，也可以使用含

get訪問(wèn)器的屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里的迭代器方法或

get

訪問(wèn)器使用yield語(yǔ)句產(chǎn)生在foreach循環(huán)中使用的值。yield

語(yǔ)句的如下兩種形式：yieldreturn表達(dá)式：使用一個(gè)

yieldreturn

語(yǔ)句一次返回一個(gè)元素。foreach

循環(huán)的每次迭代都調(diào)用迭代器方法。

當(dāng)

遇到迭代器方法中的一個(gè)yieldreturn

語(yǔ)句時(shí)，返回“表達(dá)式”的值，并且保留代碼的當(dāng)前位置。當(dāng)下次調(diào)用迭代器方法時(shí)從該位置重新啟動(dòng)。yieldbreak：使用

yieldbreak

語(yǔ)句結(jié)束迭代。在迭代器的迭代器方法或

get訪問(wèn)器中，yieldreturn

語(yǔ)句的“表達(dá)式”類型必須能夠隱式轉(zhuǎn)換到迭代器返回類型。迭代器方法或

get

訪問(wèn)器的聲明必須滿足以下要求：返回類型必須是

IEnumerable、IEnumerable<T>、IEnumerator或

IEnumerator<T>。該聲明不能有任何

ref

或out

參數(shù)。8.2.2迭代器方法迭代器方法不是在同一時(shí)間執(zhí)行所有語(yǔ)句，它只是描述了希望編譯器創(chuàng)建的枚舉器的行為，也就是說(shuō)，迭代器方法的代碼描述了如何迭代元素。1.用迭代器方法實(shí)現(xiàn)可枚舉類型通過(guò)以下項(xiàng)目tmp來(lái)說(shuō)明采用迭代器方法實(shí)現(xiàn)可枚舉類型的原理：usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;namespacetmp{classProgram{ staticvoidMain(){foreach(intnumberinSomeNumbers()) Console.Write(number.ToString()+""); }publicstaticIEnumerable<int>SomeNumbers() //迭代器方法 {yieldreturn3; yieldreturn5; yieldreturn8; }}}【例8.2】設(shè)計(jì)一個(gè)程序，采用迭代器方法實(shí)現(xiàn)可枚舉類型的方式，輸出5～18之間的所有偶數(shù)。usingSystem;usingSystem.Collections;usingSystem.Collections.Generic;namespaceProj8_2{classProgram{ publicstaticIEnumerable<int>EvenSequence(inti,intj)//迭代器方法 {for(intnumber=i;number<=j;number++) { if(number%2==0)

yieldreturnnumber; } } staticvoidMain() {foreach(intnumberinEvenSequence(5,18)) Console.Write("{0}",number); Console.WriteLine(); }}}2.用迭代器方法實(shí)現(xiàn)枚舉器可以采用創(chuàng)建枚舉器的方式，即聲明一個(gè)包含GetEnumerator方法的類，由GetEnumerator方法返回IEnumerator<int>，它通過(guò)調(diào)用迭代器方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。前面的tmp項(xiàng)目采用迭代器方法實(shí)現(xiàn)枚舉器如下：usingSystem;usingSystem.Collections;usingSystem.Collections.Generic;namespacetmp{classMyClass{ publicIEnumerator<int>GetEnumerator() {returnitmethod();} //返回枚舉器 publicIEnumerator<int>itmethod() //迭代器方法 {yieldreturn3; yieldreturn5; yieldreturn8; }} classProgram {staticvoidMain() { MyClasss=newMyClass(); foreach(intitemins) Console.Write("{0}",item); Console.WriteLine(); }}}輸出結(jié)果為358?！纠?.3】設(shè)計(jì)一個(gè)程序，采用迭代器方法實(shí)現(xiàn)枚舉器的方式，輸出100以內(nèi)的素?cái)?shù)。namespaceProj8_3{publicclassPrimes{ intn; publicPrimes(intn) //構(gòu)造函數(shù) {this.n=n;}

publicIEnumerator<int>GetEnumerator() {returnitmethod();} //返回枚舉器

publicIEnumerator<int>itmethod() //迭代器方法 {inti,j;boolisprime; for(i=3;i<=n;i++) {isprime=true; for(j=2;j<=(int)Math.Floor(Math.Sqrt(i));j++) {if(i%j==0) {isprime=false; break; }}if(isprime)yieldreturni; }}} classProgram {staticvoidMain(string[]args) { inti=1; Primesps=newPrimes(100); Console.WriteLine("100以內(nèi)素?cái)?shù):");

foreach(intiteminps) {Console.Write("{0,4:d}",item); if(i%10==0)//某輸出10個(gè)整數(shù)換一行 Console.WriteLine(); i++; } Console.WriteLine(); } }}從上看出，當(dāng)創(chuàng)建類的迭代器時(shí)，不必實(shí)現(xiàn)整個(gè)

IEnumerator

接口，當(dāng)編譯器檢測(cè)到迭代器時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成

Current屬性、MoveNext方法和

IEnumerator

或

IEnumerator<T>

接口的

Dispose

方法。

注意迭代器不支持

IEnumerator.Reset

方法，如果要重置迭代器，必須獲取新的迭代器。因此使用迭代器方法大大簡(jiǎn)化了可枚舉類型和枚舉器的設(shè)計(jì)過(guò)程。8.2.3get訪問(wèn)器使用get訪問(wèn)器就是將迭代器作為屬性。在屬性的get訪問(wèn)器中使用yieldreturn語(yǔ)句，這樣該屬性可以代替迭代器方法，將其返回的對(duì)象作為枚舉器。例如，前面的tmp項(xiàng)目采用get訪問(wèn)器方式設(shè)計(jì)如下：usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;namespacetmp{classProgram{ staticvoidMain() {foreach(intnumberinAttr) Console.Write(number.ToString()+""); }

publicstaticIEnumerable<int>Attr//含yieldreturn語(yǔ)句的屬性 {get { int[]myarr={3,5,8}; for(inti=0;i<=2;i++)

yieldreturnmyarr[i]; } }}}

【例8.5】修改例8.4的程序，增加一個(gè)正向迭代列表容器中元素的屬性和一個(gè)反向迭代列表容器中元素的屬性。usingSystem;usingSystem.Collections;usingSystem.Collections.Generic;namespaceProj8_5{publicclassMyClass<T>:IEnumerable<T>//聲明可枚舉泛型類{ privateT[]data=newT[100]; privateintlength=0; publicvoidAdd(Te) //添加元素e {data[length]=e; length++; } IEnumeratorIEnumerable.GetEnumerator() {returnGetEnumerator();}

publicIEnumerator<T>GetEnumerator()//迭代器方法 {for(inti=0;i<=length-1;i++)

yieldreturndata[i]; }

publicIEnumerable<T>Positive {get { returnthis;} }

publicIEnumerable<T>Reverse //含yield