C#中foreach循环原理
发表于2018-10-15
在探讨foreach如何内部如何实现这个问题之前，我们需要理解两个C#里边的接口，IEnumerable 与 IEnumerator. 在C#里边的遍历集合时用到的相关类中，IEnumerable是最基本的接口。这是一个可以进行泛型化的接口，比如说IEnumerable<User>.在微软的。NET推出了这两个接口后，才有了foreach的用法，可以说，foreach是建立在这两个接口的基础之上的，foreach的前提是其里边的容器要实现了IEnumerable接口。
IEnumerable 这个接口里边定义的内容非常简单，最重要的就是里边有一个抽象方法GetEnumerator. IEnumerable的意思是这个集合是可以遍历的，而这个GetEnumerator方法返回的IEnumerator的就是一个遍历器，用这个工具来遍历这个类。如果说IEnumerable 是一瓶香槟，那么IEnumerator就是一个开瓶器。在实现这个IEnumerable接口的时候，必须要实现这个GetEnumerator方法，要返回一个实例化的IEnumorator.
下面来介绍一下这个IEnumorator接口。这个接口中定义的内容也很简单，包括Current，就是返回这个遍历工具所指向的那个容器的当前的元素，MoveNext 方法就是指向下一个元素，当遍历到最后没有元素时，返回一个false.当我们实现一个IEnumerable类的时候，我们的目的就应该是遍历这个集合，所以同时我们要实现IEnumerator这个工具类，定义我们自己的逻辑来告诉CLR我们怎么去遍历这个集合。
下面是一个简单的例子，来说明一下这两个接口的用法。
// Person类包括两个属性。
public class Person
｛
public Person(string fName, string lName)
｛
this.firstName = fName;
this.lastName = lName;
｝
public string firstName;
public string lastName;
｝
//People类就是Person的集合，里边使用了一个数组把单个的对象存在这个数组当中。而且因为实现了
//IEnumerable接口，所以要实现GetEnumerator方法，返回一个实现了IEnumerator的类。
public class People : IEnumerable
｛
private Person[] _people;
public People(Person[] pArray)
｛
_people = new Person[pArray.Length];
for (int i = 0; i < pArray.Length; i++)
｛
_people[i] = pArray[i];
｝
｝
public PeopleEnum GetEnumerator()
｛
return new PeopleEnum(_people);
｝
｝
// 这里我们需要定义一套逻辑去遍历上边的集合。
public class PeopleEnum : IEnumerator
｛
public Person[] _people;
int position = -1;
public PeopleEnum(Person[] list)
｛
_people = list;
｝
public bool MoveNext()
｛
position++;
return (position < _people.Length);
｝
public void Reset()
｛
position = -1;
｝
object IEnumerator.Current
｛
get
｛
return Current;
｝
｝
public Person Current
｛
get
｛
try
｛
return _people[position];
｝
catch (IndexOutOfRangeException)
｛
throw new InvalidOperationException();
｝
｝
｝
｝
class App
｛
static void Main()
｛
Person[] peopleArray = new Person[3]
｛
new Person("John", "Smith"),
new Person("Jim", "Johnson"),
new Person("Sue", "Rabon"),
｝;
People peopleList = new People(peopleArray);
//在这里使用foreach就可以遍历这个集合了，因为它实现了IEnumerable接口。
foreach (Person p in peopleList)
Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName);
｝
｝
/* This code produces output similar to the following:
*
* John Smith
* Jim Johnson
* Sue Rabon
*
*/
如果说，foreach后台的逻辑是这么实现的？大概是这个样子的。上边的代码会被CLR翻译成这样。
foreach (Person p in peopleList)
Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName);
//翻译成
IEnumerator enumerator = (peopleList).GetEnumerator();
try ｛
while (enumerator.MoveNext()) ｛
Person element; //post C# 5
element = (Person )enumerator.Current;
//下边这句就是原来foreach方法体中的逻辑
Console.WriteLine(p.firstName + " " + p.lastName);
｝
｝
finally ｛
IDisposable disposable = enumerator as System.IDisposable;
if (disposable != null) disposable.Dispose();
｝
附加：关于IEnumerable与ORM框架联合使用时候的延迟加载问题，以及Resharper对于此接口mutiple enumeration警告问题
使用IEnumerable的时候，Resharper经常会提示这个问题？这个问题意思是，这个集合对象可能会返回不同的遍历结果。
因为IEnumerable另外一个功能就是存放SQL一类的查询逻辑，注意，这里指的是查询逻辑，而不是真正的查询结果，也就是延迟加载。以下边的例子为例，可能objects中存放的是SQL查询逻辑。当第一次调用Any()方法的时候，会调用SQL语句查询到数据库中的结果，这时候是有一条数据的。但是objects调用First()方法来获取这个记录的时候，可能这时候的数据库已经被其他的程序改了，没有数据了，这时候就出现了dirty data的问题。所以，为了数据的一致性，需要在使用IEnumeralbe的时候，调用。ToList()方法把这些内容存放在一个个实实在在的容器中，这样就前后一致了。
还有就是从代码性能角度考虑，每次都调用一下数据库会很慢，所以干脆一下全部把数据库中符合条件的结果放到内存List中，用的时候直接从内存中拿就快多了。
public List<object> Foo(IEnumerable<object> objects)
｛
if(objects == null || !objects.Any())
throw new ArgumentException();
var firstObject = objects.First();
var list= DoSomeThing(firstObject);
var secondList = DoSomeThingElse(objects);
list.AddRange(secondList);
return list;
｝
IEnumerable在一些ORM框架中实现了延迟加载的功能。比如说，在框架自己定义的容器对象中，实现了特定的IEnumerator接口，在MoveNext中指定逻辑，连接数据库，获取对象等。
注：C#中Dictionary字典类介绍：http://www.cnblogs.com/txw1958/archive/2012/11/07/csharp-dictionary.html
来自：https://blog.csdn.net/dk_0520/article/details/68946830