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C# 枚举器（enumerator）

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08/11
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总结：

1、枚举器就像是序列中的“游标”或“书签”。可以有多个“书签”，移动其中任何一个都可以枚举集合，与其他枚举器互不影响。用来遍历数据结构（单项表链、数组、集合类成员等）。

2、可以使用foreach 遍历枚举器。foreach 用来遍历鸭子类型.点击查看foreach详细用法

什么是枚举器

实现IEnumerator接口的类就是枚举器。

枚举器作用

1、枚举器就像是序列中的“游标”或“书签”。可以有多个“书签”，移动其中任何一个都可以枚举集合，与其他枚举器互不影响。用来遍历数据结构（表链、数组、集合类成员等）。

2、以下案例数组 作为内部数据结构，后期也可以换成数组，链表，树，图等等，而使用者却不用关心这些内部数据表示，这就是迭代器的妙处所在。

存在的问题

1、对于需要递归遍历的数据结构（如二叉树），指示状态可能就会变得相当复杂。为了减少实现此模式所带来的挑战，C# 2.0引入了迭代器， 新增了 yield 上下文关键字。
2、只能顺序遍历

枚举器的原理

指针初始位置不在数据结构内（数组、表链、树等结构）、第一次movenext（）后， 数据结构项（表链 、数组等）不为空则返回true，否则为false

IEnumerator<string> enumerator = mc.BlackAndWhite().GetEnumerator();
try
{
//数据结构项（表链 、数组等）不为空则返回true，否则为false while (enumerator.MoveNext())
{
//读取当前指针位置处的值
string shade = enumerator.Current;
Console.Write(shade);
}
}
finally
{
if (enumerator != null)
{
enumerator.Dispose();
}
}

IEnumerator接口

实现了IEnumerator接口的枚举器包含3个public类型的成员：Current、MoveNext()以及Reset()。

在 IEnumerator 嵌套类中实现，以便可以创建多个枚举器。

枚举器内部可以用数组、表链、等其他数据结构。以下案例用数组

Current：返回当前处理的元素。

  • 它是只读属性。
  • 它返回object类型的引用，所以可以返回任何类型。

MoveNext()：把枚举器位置向前到集合中的下一项的方法。

  • 它也返回布尔值，指示新的位置是有效位置还是已经超过了序列的尾部。
  • 如果新的位置是有效的。
  • 如果新的位置是无效的（比如当前位置到达了尾部），方法返回false。
  • 枚举器的原始位置在序列中的第一项之前，因此MoveNext必须在第一次使用Current之前调用。

  • int[] i = {1,1,1,2 };
    var ie= i.GetEnumerator();
    //错误的写法，原因是枚举器位于集合中第一个元素之前，紧跟在创建枚举器之后。 MoveNext 在读取的值之前，必须调用以将枚举数前移到集合的第一个元素 Current 。
    Console.Write(ie.Current);
    ie.MoveNext();

Reset()：把位置重置为原始状态的方法。（Reset 方法通常会抛出 NotImplementedException，因此不得进行调用。如果需要重新开始枚举，只要新建一个枚举器即可。）

枚举器的实现

这种方式不好，不能创建多个枚举实例。

using System;
using System.Collections;
namespace ConsoleEnum
{
public class cars : IEnumerator,IEnumerable
{
private car[] carlist;
int position = -1;
//Create internal array in constructor.
public cars()
{
carlist= new car[6]
{
new car("Ford",1992),
new car("Fiat",1988),
new car("Buick",1932),
new car("Ford",1932),
new car("Dodge",1999),
new car("Honda",1977)
};
}
//IEnumerator and IEnumerable require these methods.
public IEnumerator GetEnumerator()
{
return (IEnumerator)this;
}
//IEnumerator
public bool MoveNext()
{
position++;
return (position < carlist.Length);
}
//IEnumerable
public void Reset()
{
position = -1;
}
//IEnumerable
public object Current
{
get { return carlist[position];}
}
}
}

本文中的示例尽量简单（所以采用数组而不是其他数据解构(单项表链)），以更好地解释这些接口的使用。不过该案例也反应出一个问题。

如果多线程访问方法就会造成这个实例，由于MoveNext()是共享的。就会导致乱序。

若要使代码更可靠并确保代码使用当前最佳做法准则，请修改代码，如下所示：

最佳做法

  • 将 IEnumerable和IEnumerator两个接口的功能分开。集合类本身实现IEnumerable，集合类内部嵌套枚举器 （继承IEnumerator接口的类），以便可以创建多个枚举器。
  • 枚举器就像是序列中的“游标”或“书签”。可以有多个“书签”，移动其中任何一个都可以枚举集合，与其他枚举器互不影响。
  • 为 方法提供 Current 异常处理 IEnumerator 。 如果集合的内容更改，将 reset 调用 方法。 因此，当前枚举器失效，您将收到 IndexOutOfRangeException 异常。 其他情况也可能导致此异常。 因此，实现 Try...Catch 块以捕获此异常并引发 InvalidOperationException 异常。

using System;
using System.Collections;
namespace ConsoleEnum
{
public class cars : IEnumerable
{
private car[] carlist; //Create internal array in constructor.
public cars()
{
carlist= new car[6]
{
new car("Ford",1992),
new car("Fiat",1988),
new car("Buick",1932),
new car("Ford",1932),
new car("Dodge",1999),
new car("Honda",1977)
};
}
//private enumerator class
private class MyEnumerator:IEnumerator
{
public car[] carlist;
int position = -1; //constructor
public MyEnumerator(car[] list)
{
carlist=list;
}
private IEnumerator getEnumerator()
{
return (IEnumerator)this;
}
//IEnumerator
public bool MoveNext()
{
position++;
return (position < carlist.Length);
}
//IEnumerator
public void Reset()
{
position = -1;
}
//IEnumerator
public object Current
{
get
{
try
{
return carlist[position];
}
catch (IndexOutOfRangeException)
{
throw new InvalidOperationException();
}
}
}
} //end nested class
public IEnumerator GetEnumerator()
{
return new MyEnumerator(carlist);
}
}
}

枚举器在集合中应用

首先、集合必须继承IEnumerable 接口，该接口就是告诉别人他是可以枚举的，他的内部已经实现了枚举器。别人可以通过IEnumerable 接口 提供的GetEnumerator()方法获得枚举器。然后通过枚举器的movenext访问集合成员。

第二、然后需要在集合类的内部放一个枚举器（嵌套一个现实 IEnumerator接口 的类）。然把集合自身的单向链表传入枚举器，枚举器就像放在链表上的游标。

第三、别人就可以通过获取调用集合类的GetEnumerator()方法，获取到集合类的枚举器。通过枚举器顺序的访问集合。

实现IEnumerable接口的类有哪些：

数组、集合类 等等

泛型枚举接口

目前我们描述的枚举接口都是非泛型版本。实际上，在大多数情况下你应该使用泛型版本IEnumerable<T>和IEnumerator<T>。它们叫做泛型是因为使用了C#泛型（参见第17章），其使用方法和非泛型形式差不多。

两者间的本质差别如下：

  • 对于非泛型接口形式：
    • IEnumerable接口的GetEnumerator方法返回实现IEnumerator枚举器类的实例
    • 实现IEnumerator的类实现了Current属性，它返回object的引用，然后我们必须把它转化为实际类型的对象
  • 对于泛型接口形式：
    • IEnumerable<T>接口的GetEnumerator方法返回实现IEnumator<T>的枚举器类的实例
    • 实现IEnumerator<T>的类实现了Current属性，它返回实际类型的对象，而不是object基类的引用

需要重点注意的是，我们目前所看到的非泛型接口的实现不是类型安全的。它们返回object类型的引用，然后必须转化为实际类型。

而泛型接口的枚举器是类型安全的，它返回实际类型的引用。如果要创建自己的可枚举类，应该实现这些泛型接口。非泛型版本可用于C#2.0以前没有泛型的遗留代码。

尽管泛型版本和非泛型版本一样简单易用，但其结构略显复杂。