c#之通过自定义集合彻底搞懂foreach这个语法糖

系统管理员 2022-06-06 10:55 113阅读 0赞

\*\*我直接贴出代码，每个代码的作用我已经注释上，后面在单独分析下语法糖，一定要上机测试。  
using System;  
using System.Collections;  
using System.Collections.Generic;

using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading.Tasks;
    namespace 基本功修炼
    {
        class MyEnnumberator : IEnumerator //自定义迭代接口  继承于IEnumerator 成为子类 
        {
            private int i = 0; //索引下标，用于遍历集合中的元素
            private ArrayList _al; //保存ArrayList集合的变量
            /// <summary>
            /// 构造函数
            /// </summary>
            /// <param name="al"></param>
            public MyEnnumberator(ArrayList al) //自定迭代器的构造函数，并且接受外部传来的一个集合，保存在当前字段里
            {
                _al = al;
            }
            //
            // 摘要:
            //     获取集合中的当前元素。
            //
            // 返回结果:
            //     集合中的当前元素。
            public object Current
            {
                get
                {
                    return _al[i++]; //返回当前索引对象的person元素，并且索引+1，这样下次返回就下个元素
                }
            }
            //
            // 摘要:
            //     将枚举数推进到集合的下一个元素。
            //
            // 返回结果:
            //     如果枚举数已成功地推进到下一个元素，则为 true；如果枚举数传递到集合的末尾，则为 false。
            //
            // 异常:
            //   T:System.InvalidOperationException:
            //     创建枚举器后，已修改该集合。
            public bool MoveNext() //用来判断当前集合中还有没有可遍历输出的元素不
            {
                if(i > _al.Count - 1) 
                {
                    return false;
                }else
                {
                    return true;
                }
            }
            //
            // 摘要:
            //     将枚举数设置为其初始位置，该位置位于集合中第一个元素之前。
            //
            // 异常:
            //   T:System.InvalidOperationException:
            //     创建枚举器后，已修改该集合。
            public void Reset()
            {
                i = 0; //索引归为0  下次访问的时候就是从第一个元素开始
            }
        }
        class Person //数据类型，作为存入集合中的测试数据元素
        {
            public string name; //字段  用于输出测试用
            public Person(string name) //构造函数
            {
                this.name = name;
            }
            public override string ToString() //重写ToString为了输出这个类的字段名称而不是自带的输出类名和名称空间
            {
                return name;
            }
        }
        class PersonCollection : IEnumerable //表示可遍历可枚举
        {
            private ArrayList _al = new ArrayList();
            /// <summary>
            /// 实现枚举遍历接口
            /// </summary>
            /// <returns></returns>
            public IEnumerator GetEnumerator() //实现的一个接口，通过这个方法即可让当前集合使用foreach这个语法糖，注释掉这个方法不能用foreach
            {
                return new MyEnnumberator(_al);  //这个是使用了里氏替换原则，子类可以当父类使用
    
            }
            //索引器
            public Person this[int index]
            {
                get
                {
                    return _al[index] as Person;
                }
            }
            public void Add(Person p) //往当前集合添加一个人的元素
            {
                _al.Add(p); //内部用的是ArrayList的添加方法
            }
            public void Clear()
            {
                _al.Clear();
            }
            /// <summary>
            /// 插入
            /// </summary>
            /// <param name="index"></param>
            /// <param name="value"></param>
            public void Insert(int index, Person value)
            {
                _al.Insert(index, value);
            }
            /// <summary>
            /// 查询特定对象在集合中的位置
            /// </summary>
            /// <param name="p"></param>
            /// <returns></returns>
            public int IndexOf(Person p)
            {
                return _al.IndexOf(p);
            }
            /// <summary>
            /// 按照索引下标删除制定对象
            /// </summary>
            /// <param name="removeIndex"></param>
            public void RemoveAt(int removeIndex)
            {
                _al.RemoveAt(removeIndex);
            }
            /// <summary>
            /// 删除指定对象
            /// </summary>
            /// <param name="p"></param>
            public void Remove(Person p)
            {
                if(_al.Contains(p))
                {
                    int intPostion = IndexOf(p);
                    RemoveAt(intPostion);
                }
            }
    
        }
        class Program
        {
    
            static void Main(string[] args)
            {
                PersonCollection collection = new PersonCollection();
                //测试add方法
                collection.Add(new Person("马天宇"));
                collection.Add(new Person("马天"));
                collection.Add(new Person("雄霸"));
                Console.WriteLine(collection[0]);
                collection.Insert(0, new Person("插队的大佬"));//测试插入功能
                Console.WriteLine(collection[0]);
                Console.WriteLine("\n开始遍历输出集合当中的元素:");
                foreach (var item in collection) //测试foreach功能
                {
                    Console.WriteLine(item);
                }
            }
        }
    }

当你们看到这来的时候我希望你们已经运行代码完毕，如果没有上代码到VS没多少效果  
那么现在我想你们最疑惑的是foreach到达是怎么迭代的。我想最简单的办法就是下断点调试  
下面我在182行处断点  
看截图  
![这里写图片描述][SouthEast]  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
现在我单步调试已经要执行183行，那么第一步是做什么，肯定是要 得到collection，然后会从collection中寻找这个方法 public IEnumerator GetEnumerator() 没有找到就会报错找到后就执行  
![这里写图片描述][SouthEast 2]  
大家仔细看流程已经跑到这里，现在马上要跑 MyEnnumberator(\_al)构造函数，并且要得到外部送进来的ArrayList集合，  
![这里写图片描述][SouthEast 3]  
大家好好看，通过构造函数的命令，操作系统就会分配好内存，然后马上会执行构造函数里面的代码给我们的自定义集合类指定ArrayList集合用于存储人这个数据，  
![这里写图片描述][SouthEast 4]  
现在在执行代码 看看往哪里跑;  
![这里写图片描述][SouthEast 5]  
看的出来执行完自定义迭代器构造函数之后会马上回调PersonCollection这里，开始接受也是得到迭代器对象，这样forech那边就拿到了迭代器。完成准备工作。  
继续执行会跑到这个代码中判断集合还有没有元素  
![这里写图片描述][SouthEast 6]  
如果有的话，就会执行  
![这里写图片描述][SouthEast 7]  
内部代码就会自动给你选择一个元素塞在这个item变量当中，然后执行输出  
![这里写图片描述][SouthEast 8]  
还是被屏蔽了得到元素的细节，其实吧我们对这个得到元素的细节就不要深究了。我们知道必须得到一个迭代器的准备工作才可以开始，那么我们就必须先自定义一个迭代器 和实现一个必须实现的接口就可以。  
IEnumerator IEnumerable 实现他们当中的全部接口 并且注意是返回  
public IEnumerator GetEnumerator() //实现的一个接口，通过这个方法即可让当前集合使用foreach这个语法糖，注释掉这个方法不能用foreach  
\{  
return new MyEnnumberator(\_al); //这个是使用了里氏替换原则，子类可以当父类使用

}

注意最内部的集合是ArrayList,并且这个集合是自定义迭代器类里面new出来的，然后传给定义集合对象当中。\*\*

好像还不能看清forea到达做了什么，那么我们不用for和forech该怎么输出集合对象保存的元素呢。  
下面我针对HashTable做个试验

![这里写图片描述][SouthEast 9]

大家好好对比下，上机测试啊。forech就是 微软为了方便我们用的语法糖，如果我们用下面的代码去遍历迭代是不是没有forech清晰啊。所以我们就要求我们需要迭代的集合必须继承具体接口，就是因为用到的代码是确定的。

是不是还没搞清为什么我们在进行foreach的时候，我们不能对集合元素进行删除或者增加的，  
首先我们要先学会用其他的代码来代替foreach这个语法糖， 比如我们用图的下面代码，如果我们在加上在循环里检测集合元素是不是变了，如果变了就抛一个InvaidOperationException 表示我们的操作是无效的，这样就解决了我们的疑问吗，还有一点就是编译器在编译代码之后，你觉得还是foreach吗，肯定不是，这个是面向程序员的，方便，但是真正面向计算机就是复杂的等同功能的代码。 所以啊微软给我们方便的同时也给了我们很多疑惑啊。

[SouthEast]: /images/20220606/188ab321785641c78ed0c4d1d69edcd6.png
[SouthEast 1]: /images/20220606/907c6c4df2cf43058b81297d9a8a80ee.png
[SouthEast 2]: /images/20220606/cfef43d274fc48918f27a8ddea0e3748.png
[SouthEast 3]: /images/20220606/e1487681d88a4939a4f7ec641cd94483.png
[SouthEast 4]: /images/20220606/92f2891fb9c741cb9b208a7daee4cf80.png
[SouthEast 5]: /images/20220606/defbe81d3ba7427a9da09375eb9b5966.png
[SouthEast 6]: /images/20220606/c24c1fa3ce984d9ca1903d2fcd25a618.png
[SouthEast 7]: /images/20220606/f79e44465ace447e9815222b27bef652.png
[SouthEast 8]: /images/20220606/314413b6ea31459f8fce33a3a54f5494.png
[SouthEast 9]: /images/20220606/0934339ce756465b8f536bd481f822e1.png