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【51CTO.com原創(chuàng)稿件】作為開發(fā)人員我們經(jīng)常會在程序中編寫 foreach 語句實現(xiàn)對類型的遍歷，但是并不是所有的類型都可以遍歷，這個知識點是絕大部分開發(fā)成員所知曉的。但是類型可以被 foreach 遍歷的依據(jù)是什么部分程序員并不清楚，下面我就通過舉例的方式來具體講解 foreach 原理。

在這里我們首先自定義一個類型 Cat 并遍歷這個類型：

//定義 Cat 類型 
class Cat 
{ 
} 
//遍歷 Cat 
class Program 
{ 
   static void Main(string[] args) 
  { 
       Cat cat = new Cat(); 
       foreach(var item in cat) 
      { 
           //more code 
      } 
  } 
} 

我們運行上述代碼后編譯器會提示錯誤 “Cat” 不包含 “GetEnumerator” 的公共定義，因此 foreach 語句不能作用于 “Cat” 類型的變量，由此錯誤提示我們可以得知如果 Cat 類型可以被 foreach 遍歷，那么 Cat 類就必須實現(xiàn) GetEnumerator 方法。下面我們就在 Cat 類中加入 GetEnumerator 方法。

class Cat 
{ 
   //加入 GetEnumerator 方法的實現(xiàn) 
   public object GetEnumerator() 
  { 
       return null; 
  } 
} 

我們再次運行代碼，這時程序出現(xiàn)如下兩個錯誤提示：

• foreach 要求 “Cat.GetEnumerator()”的返回類型 “object”必須具有適當?shù)墓?MoveNext 方法和公共 Current 屬性；

• object 并不包含 “MoveNext” 的定義。

根據(jù)上述錯誤提示我們可以推斷出 GetEnumerator 方法的返回值必須要有 MoveNext 方法和 Current 屬性。但是我們目前并不知道 GetEnumerator 方法的返回值類型和 Current 屬性是否是只讀的，這種情況我們該怎么辦呢？此時我們可以查看已經(jīng)支持 foreach 遍歷的類型是怎么做的，下面的代碼段展示了 string 類型是如何實現(xiàn)的（只列出了關鍵代碼）。

//more code 
public CharEnumerator GetEnumerator(); 
//more code 
pubic sealed class CharEnumerator:ICloneabe,IEnumerator<char>,IEnumerator,IDisposable 
{ 
   public char Current {get;} 
   //more code 
   public bool MoveNext(); 
   //more code 
} 

根據(jù)上述代碼段我們仿寫如下：

class Cat 
{ 
   public CatEnumerator GetEnumerator() 
  { 
       return new CatEnumerator(); 
  } 
} 
class CatEnumerator 
{ 
   public char Current {get;} 
   public bool MoveNext() 
  { 
       return true; 
  } 
} 

這時我們編譯發(fā)現(xiàn)原來的錯誤已經(jīng)消失了，程序編譯通過了。但是不要以為到這里就完了，Cat 類僅僅包含這些是沒有任何意義的，這些內(nèi)容只是為了讓程序通過編譯而已，在實際開發(fā)中我們遍歷的對象是一個序列，那么我們現(xiàn)在就在 Cat 類中添加一個固定的序列：

class Cat 
{ 
   string[] datas=new string[]{"波斯貓","貍花貓","無毛貓","虎斑貓"}; 
   public CatEnumerator GetEnumerator() 
  { 
       return new CatEnumerator(); 
  } 
} 

我們已經(jīng)添加了數(shù)據(jù)對象，那么 foreach 是如何訪問到這個數(shù)據(jù)的呢？這時我們可以將數(shù)據(jù)對象通過 GetEnumerator 方法作為迭代計數(shù)器對象（CatEnumerator）構造函數(shù)的參數(shù)傳遞進去，然后迭代計數(shù)器對象提供一個屬性將這些數(shù)據(jù)存儲起來。

class Cat 
{ 
   string[] datas=new string[]{"波斯貓","貍花貓","無毛貓","虎斑貓"}; 
   public CatEnumerator GetEnumerator() 
  { 
       return new CatEnumerator(datas); 
  } 
} 
class CatEnumerator 
{ 
   //存儲數(shù)據(jù) 
   private string[] datas; 
   //帶參構造函數(shù) 
   public CatEnumerator(string[] datas) 
  { 
       this.datas=datas; 
  } 
   public char Current {get;} 
   public bool MoveNext() 
  { 
       return true; 
  } 
} 

到目前為止我們已經(jīng)設置了遍歷的數(shù)據(jù)，如果要將數(shù)據(jù)遍歷出來還需要一個下標索引來讀取數(shù)組中的每個元素，并將每次讀取出來的元素值賦值給 Current 屬性。我們可以在迭代計數(shù)器對象中定義一個 index 整型私有屬性作為下標索引屬性，這里需要注意的是我們 index 這個屬性的默認值為 -1 ，這一點是很多新手開發(fā)人員比較容易出錯的地方。既然有下標了，我們在遍歷的時候下標就必須是遞增變化，不斷指向下一個元素的位置直到到達數(shù)組的末端為止。這時我們就需要在 MoveNext 方法中進行執(zhí)行下標遞增的操作了，MoveNext 方法是一個返回值為 bool 類型的方法，其目的是告知 foreach 當前遍歷的數(shù)據(jù)對象是否存在還未遍歷到的元素，如果存在就返回 true 反之返回 false 遍歷結束。下面我們針對這一段所說的內(nèi)容進行代碼編寫。

class CatEnumerator 
{ 
   //存儲數(shù)據(jù) 
   private string[] datas; 
   //帶參構造函數(shù) 
   public CatEnumerator(string[] datas) 
  { 
       this.datas=datas; 
  } 
   //數(shù)組下標 
   private int index=-1; 
   //遍歷當前元素 
   public char Current  
  { 
       get 
      { 
           return datas[index]; 
      } 
  } 
   public bool MoveNext() 
  { 
       index++; 
       return index < datas.Length; 
       return true; 
  } 
} 

到目前為止我們就編寫了一個可以通過 foreach 遍歷的類型，這里有三點很重要：

• GetEnumerator 方法的作用是 foreach 調(diào)用當前需要遍歷的類型的迭代計數(shù)器對象，該方法的返回類型為用于foreach 遍歷的迭代計數(shù)器對象；

• Current 屬性就是當前遍歷到的對象；

• MoveNext 方法促使迭代計數(shù)器對象的計數(shù)移動到下一位。

通過前面所述的內(nèi)容，我們可知 foreach 遍歷主要有三個步驟：

• foreach 調(diào)用當前可遍歷類型的 GetEnumerator 方法創(chuàng)建一個迭代計數(shù)器對象，并將要遍歷的數(shù)據(jù)傳遞給迭代計數(shù)器對象的構造函數(shù)中；

• 迭代計數(shù)器對象調(diào)用它 MoveNext 方法將所以小標遞增 1 ，若下標大于數(shù)據(jù)長度則迭代完成；

• MoveNext 方法返回 true 并返回 Current 屬性中存儲的數(shù)據(jù)。

以上三個步驟總結起來就是 獲取迭代計數(shù)器對象 >> 調(diào)用 MoveNext 方法 >> 獲取 Current 屬性。

小技巧：在 c# 中如果要查看某個類型是否支持 foreach 我們可以查看該類型和該類型的迭代計數(shù)器是否都實現(xiàn)了 IEnumerable 接口，因為 IEnumerable 接口中的就包含了 foreach 實現(xiàn)的原理和必須調(diào)用的成員。

作者簡介

朱鋼，筆名喵叔，國內(nèi)某技術博客認證專家，.NET高級開發(fā)工程師，7年一線開發(fā)經(jīng)驗，參與過電子政務系統(tǒng)和AI客服系統(tǒng)的開發(fā)，以及互聯(lián)網(wǎng)招聘網(wǎng)站的架構設計，目前就職于一家初創(chuàng)公司，從事企業(yè)級安全監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)。

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