深入瞭解c# 迭代器和列舉器
大家好,這是 [C#.NET 拾遺補漏] 系列的第 07 篇文章。
在 C# 中,大多數方法都是通過 return 語句立即把程式的控制權交回給呼叫者,同時也會把方法內的本地資源釋放掉。而包含 yield 語句的方法則允許在依次返回多個值給呼叫者的期間保留本地資源,等所有值都返回結束時再釋放掉本來資源,這些返回的值形成一組序列被呼叫者使用。在 C# 中,這種包含 yield 語句的方法、屬性或索引器就是迭代器。
迭代器中的 yield 語句分為兩種:
- yeild return,把程式控制權交回呼叫者並保留本地狀態,呼叫者拿到返回的值繼續往後執行。
- yeild break,用於告訴程式當前序列已經結束,相當於正常程式碼塊的 return 語句(迭代器中直接使用 return 是非法的)。
IEnumerable<int> Fibonacci(int count) { int prev = 1; int curr = 1; for (int i = 0; i < count; i++) { yield return prev; int temp = prev + curr; prev = curr; curr = temp; } } void Main() { foreach (int term in Fibonacci(10)) { Console.WriteLine(term); } }
輸出:
1
1
2
3
5
8
13
21
34
55
實際場景中,我們一般很少直接寫迭代器,因為大部分需要迭代的場景都是陣列、集合和列表,而這些型別內部已經封裝好了所需的迭代器。比如 C# 中的陣列之所以可以被遍歷是因為它實現了 IEnumerable 介面,通過 GetEnumerator() 方法可以獲得陣列的列舉器 Enumerator,而該列舉器就是通過迭代器來實現的。比如最常見的一種使用場景就是遍歷陣列中的每一個元素,如下面逐個列印陣列元素的示例。
int[] numbers = { 1,2,3,4,5 }; IEnumerator enumerator = numbers.GetEnumerator(); while (enumerator.MoveNext()) { Console.WriteLine(enumerator.Current); }
其實這就是 foreach 的工作原理,上面程式碼可以用 foreach 改寫如下:
int[] numbers = { 1,5 }; foreach (int number in numbers) { Console.WriteLine(number); }
當然,列舉器不一定非要通過迭代器實現,例如下面這個自定義的列舉器 CoffeeEnumerator。
public class CoffeeCollection : IEnumerable { private CoffeeEnumerator enumerator; public CoffeeCollection() { enumerator = new CoffeeEnumerator(); } public IEnumerator GetEnumerator() { return enumerator; } public class CoffeeEnumerator : IEnumerator { string[] items = new string[3] { "espresso","macchiato","latte" }; int currentIndex = -1; public object Current { get { return items[currentIndex]; } } public bool MoveNext() { currentIndex++; if (currentIndex < items.Length) { return true; } return false; } public void Reset() { currentIndex = 0; } } }
使用:
public static void Main(string[] args) { foreach (var coffee in new CoffeeCollection()) { Console.WriteLine(coffee); } }
理解迭代器和列舉器可以幫助我們寫出更高效的程式碼。比如判斷一個 IEnumerable<T> 物件是否包含元素,經常看到有些人這麼寫:
if(enumerable.Count() > 0) { // 集合中有元素 }
但如果用列舉器的思維稍微思考一下就知道,Count() 為了獲得集合元素數量必然要迭代完所有元素,時間複雜度為 O(n)。而僅僅是要知道集合中是否包含元素,其實迭代一次就可以了。所以效率更好的做法是:
if(enumerable.GetEnumerator().MoveNext()) { // 集合中有元素 }
這樣寫時間複雜度是 O(1),效率顯然更高。為了書寫方便,C# 提供了擴充套件方法 Any()。
if(enumerable.Any()) { // 集合中有元素 }
所以如有需要,應儘可能使用 Any 方法,效率更高。
再比如在 EF Core 中,需要執行 IQueryable<T>
查詢時,有時候使用 AsEnumerable()
比使用 ToList、ToArray 等更高效,因為 ToList、ToArray 等會立即執行列舉操作,而 AsEnumerable() 可以把列舉操作延遲到真正被需要的時候再執行。當然也要考慮實際應用場景,Array、List 等更方便呼叫者使用,特別是要獲取元素總數量、增刪元素等這種操作。
以上就是深入瞭解c# 迭代器和列舉器的詳細內容,更多關於c# 迭代器和列舉器的資料請關注我們其它相關文章!