C# 常用接口学习 IEnumerable<T;

Posted 2021-06-19 dotNET跨平台

我们先去看看公开的.Net4.0的源程序中IEnumerable<T>、IEnumerable、IEnumerator<T>和IEnumerator这四个接口是如何声明的：

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    public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
    {
        new IEnumerator<T> GetEnumerator();
    }

    public interface IEnumerator<out T> : IDisposable, IEnumerator
    {
        new T Current {
            get;
        }
    }

    public interface IEnumerable
    {
        IEnumerator GetEnumerator();
    }

    public interface IEnumerator
    {
        bool MoveNext();
        Object Current {
            get;
        }
    
        void Reset();
    }

一、接口IEnumerable实现

1、建一个学生数据结构和一个学生集合类：

    //student数据结构
    class Student
    {
        public int id;
        public string name;
    }

    //student 集合
    class StudentCollection
    {
        public List<Student> students = new List<Student>();
        public void Add(Student student)
        {
            students.Add(student);
        }
    }

公开一个Add()方法以添加数据，我们的集合类建立完毕。下来添加数据：

        static void Main(string[] args)
        {
            StudentCollection sc = new StudentCollection();
            sc.Add(new Student { id=0,name="Tony"});
            sc.Add(new Student { id=1,name="Micheal"});
            sc.Add(new Student { id =2, name = "Amy" });
            foreach(var s in sc) {...}
        }
    }

当我们想用foreach()遍历的时候，编译器会告诉我们StudentCollection不包含GetEnumerator，不能用foreach遍历。虽然StudentCollection里面有能用遍历的List<T>，但我们不想在属性上迭代，我们想在类上迭代，不能 foreach(var s in sc.students){...}

现在只有把我们的StudentCollection类改造成能foreach的。

2、继承接口IEnumerable:

当我们在类后面加上:IEnumerable后，Visual Studio IDE会冒出来一个小黄灯泡，点进去有提示自动填充接口的约定，我们选第一项实现接口（Visaul Studio是全世界最贴心的IDE!），IDE会帮我们把SudentCollection改造成以下的：

    class StudentCollection:IEnumerable
    {
        public List<Student> students = new List<Student>();
        public void Add(Student student)
        {
            students.Add(student);
        }

        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

加了一个返回迭代器的方法GetEnumrator。下来按照IEnumetator接口的约定来实现我们的迭代器StudentCollectionEnumerator，用IDE自动补全代码如下：

    //迭代器
    class StudentCollectionEnumerator : IEnumerator
    {
        public object Current
        {
            get
            {
                throw new NotImplementedException();
            }
        }

        public bool MoveNext()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public void Reset()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

我的理解是：Current返回当前元素，MoveNext移动到下一个，Reset回到第一个元素。但根据MSDN上面的说法，Reset 方法提供的 COM 互操作性。它不一定需要实现；相反，实施者只需抛出NotSupportedException。但是，如果您选择执行此操作，则应确保没有调用方依赖于Reset功能。

迭代器工作的原理是：先调用MoveNext()方法，然后读取Current得到元素，直到MoveNext返回false。

我们需要3个字段分别放置 元素的位置、元素、元素集。改变后的程序如下：

    //迭代器
    class StudentCollectionEnumerator : IEnumerator
    {
        private int _index;
        private List<Student> _collection;
        private Student value;
        public StudentCollectionEnumerator(List<Student> colletion)
        {
            _collection = colletion;
            _index = -1;
        }
         object IEnumerator.Current
        {
            get { return value; }
        }
        public bool MoveNext()
        {
            _index++;
            if (_index >= _collection.Count) { return false; }
            else { value = _collection[_index]; }
            return true;
        }
        public void Reset()
        {
            _index = -1;
        }

    }

首先，迭代器初始化，引入元素集 _collection，并把索引 _index设置成-1。设置成-1而不是0是因为迭代器首先调用MoveNext，在MoveNext里面我们先把索引+1指向下一个元素，如果索引_index的值初始为0，则第一个元素是元素集[1]，第二个元素了。
其次，我们要把object Current改成 IEnumerator.Current，这个是实现迭代器的关键。返回元素。（好像有装箱的行为）
第三，在MoveNext方法内累加索引，并从元素集中读取元素。然后让索引值超出元素集返回个false值。
最后，在Reset方法内让索引值为-1，不过好像直接抛出错误也成。

迭代器写好了，我们在StudentColletion类里面调用：

class StudentCollection : IEnumerable
    {
        public List students;
        public StudentCollection()
        {
            students = new List();
        }
        public void Add(Student student)
        {
            students.Add(student);
        }
        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            return new StudentCollectionEnumerator(students);
        }
    }

测试运行一下，大功告成！我们实现了可枚举的自己的类。

通过观察，发现迭代器主要就是返回一个元素对象，而StudentColletion里面的students元素集是List的，本身就能枚举，我们能不能利用这个不用专门写迭代器来实现枚举呢?
答案是肯定的，我们这样写：

    class StudentCollection:IEnumerable
    {
        public List<Student> students = new List<Student>();
        public void Add(Student student)
        {
            students.Add(student);
        }

        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            foreach(var s in students)
            {
                yield return s;
            }
        }
    }

这样就能实现枚举了，真简单，充分利用了.Net给出的各种可枚举集合，不用再去写GetEnumerator这种累活了。

二、接口IEnumerable<T>实现

如果我们想写一个通用的可foreach的类，用到泛型:

    class MyCollection<T>
    {
        public List<T> mycollection = new List<T>();
        public void Add(T value)
        {
            mycollection.Add(value);
        }
    }

其实这个MyCollection类只不过是在List<T>外面封装了一层，要实现IEnumable<T>，继承该泛型接口，Visual Studio 的IDE自动帮我们补全后，如下：

    class MyCollection:IEnumerable
    {
        public List mycollection = new List();
        public void Add(T value)
        {
            mycollection.Add(value);
        }
        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

我们直接用上面第二个简单的写法，改成：

    class MyCollection:IEnumerable
    {
        public List mycollection = new List();
        public void Add(T value)
        {
            mycollection.Add(value);
        }
        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            foreach(var s in mycollection)
            {
                yield return s;
            }
        }
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            foreach (var s in mycollection)
            {
                yield return s;
            }
        }
    }

测试运行：

     static void Main(string[] args)
        {
            MyCollection mc = new MyCollection();
            mc.Add(0);
            mc.Add(1);
            mc.Add(2);
            foreach(var s in mc) { Console.WriteLine(s); }
            Console.ReadKey();
    }

大功告成！
虽然第二种写法比较投机，充分利用了.NET Framework给的各种泛型集合可枚举的特征。不过我们也自己实现了一个GetEnumerator()，了解了枚举器的工作原理。本章学习目的达成。