浅谈C#数组（二）

目录

• 一.枚举集合
• 1.IEnumerator接口
• 2.foreach语句
• 3.yield语句
• 二.元组（Tuple）
• 三.结构比较

可以先了解上一篇文章内容C#数组（一）

一.枚举集合

　　在foreach语句中使用枚举，可以迭代集合中的元素，且无需知道集合中元素的个数。foreach语句使用一个枚举器。foreach会调用实现了IEnumerable接口的集合类中的GetEumerator()方法。GetEumerator()方法返回一个实现IEnumerator接口的对象枚举。foreach语句就可以使用IEnumerable接口迭代集合了。
　　GetEumerator()方法在IEnumerable接口中定义。

1.IEnumerator接口

　　foreach语句使用IEnumerator接口的方法和属性，迭代集合中所有元素。IEnumerator接口定义了Current属性，来返回光标所在的元素，该接口的MoveNext()方法移动到集合的下一个元素上，如果有这个元素，该方法就返回true。如果集合不再有更多的元素，该方法就返回false.
　　这个接口的泛型版本IEnumerator<T>派生自接口IDisposable，因此定义了Dispose()方法，来清理枚举器占用的资源。

2.foreach语句

　　C#中foreach语句不会解析为IL代码中的foreach语句。C#编译器会把foreach语句转换为IEnumerator接口的方法和属性。

　　Person[] persons = {
　　　　new Person { FirstName="Damon", LastName="Hill" },
　　　　new Person { FirstName="Niki", LastName="Lauda" },
　　　　new Person { FirstName="Ayrton", LastName="Senna" },
　　　　new Person { FirstName="Graham", LastName="Hill" }
　　};
　　foreach (Person p in persons)
　　{
　　　　Console.WriteLine(p);
　　}

　　foreach语句会解析为下面的代码：

　　IEnumerator<Person> enumerator = persons.GetEumerator();
　　while(enumerator.MoveNext())
　　{
　　　　Person p = enumerator.Current;
　　　　Console.WriteLine(p);
　　}

3.yield语句

　　在C#2.0之前，foreach语句可以轻松的迭代集合，但创建枚举器需要做大量的工作。C#２.０添加了yield语句，以便创建枚举器。
　　yield return 语句返回集合的一个元素，并移动到下一个元素。yield break可停止迭代。

下面的例子实现返回两个字符串：

　　public class HelloCollection
　　{
　　　　public IEnumerator<string> GetEnumerator()
　　　　{
　　　　yield return "Hello";
　　　　yield return "World";
　　　　}
　　}

客户端代码：

　　var helloCollection = new HelloCollection();
　　foreach (string s in helloCollection)
　　{
　　　　Console.WriteLine(s);
　　}

　　包含yield语句的方法或属性也称为迭代块。迭代块必须声明为返回IEnumerator或IEnumerable接口，或者这些接口的泛型版本。这个块可以包含多条yield return语句或yield break语句，但不能包含return语句。

　　使用迭代块，编译器会生成一个yield类型，其中包含一个状态机，如下面代码所示：
　　yield类型实现IEnumerator和IDisposable接口的方法和属性。下面的例子可以把yield类型看作内部类Enumerator。外部类的GetEnumerator()方法实例化并返回一个新的yield类型。在yield类型中，变量state定义了迭代的当前位置，每次调用MoveNext()时，当前位置都会改变。MoveNext()封装了迭代块的代码，并设置了current变量的值，从而使Current属性根据位置返回一个对象。

　　public class HelloCollection
　　{
　　　　public IEnumerator<string> GetEnumerator()
　　　　{
　　　　　　return new Enumerator(0);
　　　　}

　　public class Enumerator:IEnumerator<string>,IEnumerator,IDisposable
　　{
　　　　private int state;
　　　　private string current;

　　　　public Enumerator(int state)
　　　　{
　　　　　　this.state = state;
　　　　}

　　　　bool System.Collections.IEnumerator.MoveNext()
　　　　{
　　　　　　switch(state)
　　　　　　{
　　　　　　　　case 0:
　　　　　　　　　　current="hello";
　　　　　　　　　　state =1;
　　　　　　　　　　return true;
　　　　　　　　case 1:
　　　　　　　　　　current="world";
　　　　　　　　　　state =2;
　　　　　　　　　　return true;
　　　　　　　　case 2:
　　　　　　　　　　break;
　　　　　　}

　　　　　　return false;
　　　　}

　　　　void System.Collection>IEnumerator.Reset()
　　　　{
　　　　　　throw new NotSupportedException();
　　　　}

　　　　string System.Collections.Generic.IEnumerator<string>.Current
　　　　{
　　　　　　get
　　　　　　{
　　　　　　　　return current;
　　　　　　}
　　　　}

　　　　object System.Collections.IEnumerator.Current
　　　　{
　　　　　　get
　　　　　　{
　　　　　　　　return current;
　　　　　　}
　　　　}

　　　　void IDisposable.Dispose()
　　　　{}
　　}
}

　　yield语句会产生一个枚举器，而不仅仅生成一个包含的项的列表。这个枚举器通过foreach语句调用。从foreach中依次访问每一项，就会访问枚举器。这样就可以迭代大量的数据，而无需一次把所有的数据都读入内存。

(1).迭代集合的不同方式

　　　　可以使用yield return语句，以不同方式迭代集合。
　　　　类MusicTitles可以用默认方式通过GetEnumerator()方法迭代标题，该方法不必在代码中编写，也可以用Reverse()逆序迭代标题，用Subset()方法迭代子集合：

　　　public class MusicTitles
　　　　{
　　　　　　string[] names = {
　　　　　　"Tubular Bells", "Hergest Ridge",
　　　　　　"Ommadawn", "Platinum" };

　　　　　　public IEnumerator<string> GetEnumerator()
　　　　　　{
　　　　　　　　for (int i = 0; i < 4; i++)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　yield return names[i];
　　　　　　　　}
　　　　　　}

　　　　　　public IEnumerable<string> Reverse()
　　　　　　{
　　　　　　　　for (int i = 3; i >= 0; i--)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　yield return names[i];
　　　　　　　　}
　　　　　　}

　　　　　　public IEnumerable<string> Subset(int index, int length)
　　　　　　{
　　　　　　　　for (int i = index; i < index + length;i++)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　yield return names[i];
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}

客户端代码：

　　　　var titles = new MusicTitles();
　　　　foreach (var title in titles)
　　　　{
　　　　　　Console.WriteLine(title);
　　　　}
　　　　Console.WriteLine();

　　　　Console.WriteLine("reverse");
　　　　foreach (var title in titles.Reverse())
　　　　{
　　　　　　Console.WriteLine(title);
　　　　}
　　　　Console.WriteLine();

　　　　Console.WriteLine("subset");
　　　　foreach (var title in titles.Subset(2, 2))
　　　　{
　　　　　　Console.WriteLine(title);
　　　　}

(2).用yield return 返回枚举器　　　　　　

public class GameMoves
  {
    private IEnumerator cross;
    private IEnumerator circle;

    public GameMoves()
    {
      cross = Cross();
      circle = Circle();
    }

    private int move = 0;
    const int MaxMoves = 9;

    public IEnumerator Cross()
    {
      while (true)
      {
        Console.WriteLine("Cross, move {0}", move);
        if (++move >= MaxMoves)
          yield break;
        yield return circle;
      }
    }

    public IEnumerator Circle()
    {
      while (true)
      {
        Console.WriteLine("Circle, move {0}", move);
        if (++move >= MaxMoves)
          yield break;
        yield return cross;
      }
    }
  }

客户端代码：

　　　var game = new GameMoves();

　　　　IEnumerator enumerator = game.Cross();
　　　　while (enumerator.MoveNext())
　　　　{
　　　　　　enumerator = enumerator.Current as IEnumerator;
　　　　}

这样会交替调用Cross()和Circle()方法。

二.元组（Tuple）

　　元组可以合并不同类型的对象。元组起源于函数编程语言，如F#。在.NET Framework中，元组可用于所有的.Net语言。
　　.NET Framework定义了8个泛型Tuple类和一个静态Tuple类，它们用作元组的工厂。不同的泛型Tuple类支持不同数量的元素。如，Tuple<T1>包含一个元素，Tuple<T1，T2>包含两个元素。

　　Tuple<string, string> name = new Tuple<string, string>("Jochen", "Rindt");

元组也可以用静态Tuple类的静态Create()方法创建。Create()方法的泛型参数定了要实例化的元组类型：

　　public static Tuple<int, int> Divide(int dividend, int divisor)
　　{
　　　　int result = dividend / divisor;
　　　　int reminder = dividend % divisor;

　　　　return Tuple.Create<int, int>(result, reminder);
　　}

可以用属性Item1和Item2访问元组的项：

　　var result = Divide(5, 2);
　　Console.WriteLine("result of division: {0}, reminder: {1}", result.Item1, result.Item2);

　　如果元组包含的项超过8个，就可以使用带8个参数的Tuple类定义。最后一个模板参数是TRest，表示必须给它传递一个元组。这样，就可以创建带任意个参数的元组了。

　　var tuple = Tuple.Create<string, string, string, int, int, int, double, Tuple<int, int>>(
　　"Stephanie", "Alina", "Nagel", 2009, 6, 2, 1.37, Tuple.Create<int, int>(52, 3490));

三.结构比较

　　数组和元组都实现接口IStructuralEquatable和IStructuralComparable。这两个接口不仅可以比较引用，还可以比较内容。这些接口都是显式实现的，所以在使用时需要把数组和元组强制转换为这个接口。
　　IStructuralEquatable接口用于比较两个元组或数组是否有相同的内同，IStructuralComparable接口用于给元组或数组排序。

IStructuralEquatable接口示例：

　　编写实现IEquatable接口的Person类，IEquatable接口定义了一个强类型化的Equals()方法，比较FirstName和LastName的值：

　　　public class Person : IEquatable<Person>
  {
    public int Id { get; private set; }
    public string FirstName { get; set; }
    public string LastName { get; set; }

    public override string ToString()
    {
      return String.Format("{0}, {1} {2}", Id, FirstName, LastName);
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if (obj == null)
            return base.Equals(obj);
        return Equals(obj as Person);
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return Id.GetHashCode();
    }

    #region IEquatable<Person> Members

    public bool Equals(Person other)
    {
      if (other == null)
        return base.Equals(other);

      return this.FirstName == other.FirstName && this.LastName == other.LastName;
    }

    #endregion
  }

创建两个包含相同内容的Person类型的数组：

　　var janet = new Person { FirstName = "Janet", LastName = "Jackson" };
　　Person[] persons1 = { new Person { FirstName = "Michael", LastName = "Jackson" }, janet };
　　Person[] persons2 = { new Person { FirstName = "Michael", LastName = "Jackson" }, janet };

由于两个变量引用两个不同数组，所以!=返回True：

　　if (persons1 != persons2)
　　　　Console.WriteLine("not the same reference");

　　对于IStructuralEquatable接口定义的Equals方法，第一个参数是object类型，第二个参数是IEqualityComparer类型。调用这个方法时，通过传递一个实现了EqualityComparer<T>的对象，就可以定义如何进行比较。通过EqualityComparer<T>类完成IEqualityComparer的一个默认实现。这个实现检查T类型是否实现了IEquatable接口，并调用IEquatable.Equals()方法。如果该类没有实现IEquatable接口，就调用Object基类中Equals()方法：

if ((persons1 as IStructuralEquatable).Equals(persons2, EqualityComparer<Person>.Default))
　　{
　　　　Console.WriteLine("the same content");
　　}

元组示例：

Tuple<>类提供了两个Epuals()方法：一个重写了Object基类中的Epuals方法，并把object作为参数，第二个由IStructuralEquatable接口定义，并把object和IEqualityComparer作为参数。

　　var t1 = Tuple.Create<int, string>(1, "Stephanie");
　　var t2 = Tuple.Create<int, string>(1, "Stephanie");
　　if (t1 != t2)
　　Console.WriteLine("not the same reference to the tuple");

　　这个方法使用EqualityComparer<object>.Default获取一个ObjectEqualityComparer<object>，以进行比较。这样就会调用Object.Equals()方法比较元组的每一项：

　　if (t1.Equals(t2))
　　　　Console.WriteLine("equals returns true");

还可以使用TupleComparer类创建一个自定义的IEqualityComparer

　TupleComparer tc = new TupleComparer();

　　if ((t1 as IStructuralEquatable).Equals(t2, tc))
　　{
　　　　Console.WriteLine("yes, using TubpleComparer");
　　}

　　class TupleComparer : IEqualityComparer
　　{
　　　　#region IEqualityComparer Members

　　　　public new bool Equals(object x, object y)
　　　　{
　　　　　　bool result = x.Equals(y);
　　　　　　return result;
　　　　}

　　　　public int GetHashCode(object obj)
　　　　{
　　　　　　return obj.GetHashCode();
　　　　}

　　　　#endregion
　　}

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