C# 2.0 Specification(迭代器)(二)

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22.4 yield 语句

yield语句用于迭代器块以产生一个枚举器对象值,或表明迭代的结束。

embedded-statement:(嵌入语句)
...
yield-statement
yield语句)

yield-statement:yield 语句)
yield   return   expression   ;
yield   break   ;

为了确保和现存程序的兼容性,yield并不是一个保留字,并且 yield只有在紧邻returnbreak关键词之前才具有特别的意义。而在其他上下文中,它可以被用作标识符。

yield语句所能出现的地方有几个限制,如下所述。

l         yield语句出现在方法体、运算符体和访问器体之外时,将导致编译时错误。

l         yield语句出现在匿名方法之内时,将导致编译时错误。

l         yield语句出现在try语句的finally语句中时,将导致编译时错误。

l         yield return 语句出现在包含catch子语句的任何try语句中任何位置时,将导致编译时错误。

如下示例展示了yield语句的一些有效和无效用法。

delegate IEnumerable<int> D();

IEnumerator<int> GetEnumerator() {
    try {
        yield return 1;     // Ok
        yield break;            // Ok
    }
    finally {
        yield return 2;     //
错误, yield finally

        yield break;            //
错误, yield finally
    }


 

    try {
        yield return 3;     //
错误, yield return try...catch

        yield break;            // Ok
    }
    catch {
        yield return 4;     //
错误, yield return try...catch
        yield break;            // Ok
    }

    D d = delegate {
        yield return 5;         //
错误, yield 在匿名方法中

    };
}

int MyMethod() {
    yield return 1;         //
错误, 迭代器块的错误返回类型

}

 

yield return 语句中表达式类型到迭代器的产生类型22.1.3),必须存在隐式转换(§6.1)

yield return 语句按如下方式执行。

l         在语句中给出的表达式将被计算(evaluate),隐式地转换到产生类型,并被赋给枚举器对象的Current属性。

l         迭代器块的执行将被挂起。如果yield return 语句在一个或多个try块中,与之关联的finally块此时将不会执行。

l         枚举器对象的MoveNext方法对调用方返回true,表明枚举器对象成功前进到下一个项。

 

对枚举器对象的MoveNext方法的下一次调用,重新从迭代器块挂起的地方开始执行。

yeld break 语句按如下方式执行。

l         如果yield break 语句被包含在一个或多个带有finally块的try块内,初始控制权将转移到最里面的try语句的finally块。当控制到达finally块的结束点后,控制将会转移到下一个最近的try语句的finally块。这个过程将会一直重复直到所有内部的try语句的finally块都被执行。

l         控制返回到迭代器块的调用方。这可能是由于枚举器对象的MoveNext方法或Dispose方法。

 

由于yield break语句无条件的转移控制到别处,所以yield break语句的结束点将永远不能到达。


22.4.1明确赋值

对于以yield return expr 形式的yield return 语句stmt

 

l             stmt开始一样,在expr的开头变量v具有明确的赋值状态。

l             如果在expr的结束点v被明确赋值,那它在stmt的结束点也将被明确赋值;否则,在stmt结束点将不会被明确赋值。

 

22.5实现例子

本节以标准C#构件的形式描述了迭代器的可能实现。此处描述的实现基于与Microsoft C#编译器相同的原则,但这绝不是强制或唯一可能的实现。

如下Stack<T>类使用迭代器实现了GetEnumerator方法。该迭代器依序枚举了堆栈中从顶到底的元素。

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

class Stack<T>: IEnumerable<T>
{
  T[] items;
  int count;

  public void Push(T item) {
      if (items == null) {
          items = new T[4];
      }
      else if (items.Length == count) {
          T[] newItems = new T[count * 2];
          Array.Copy(items, 0, newItems, 0, count);
          items = newItems;
      }
      items[count++] = item;
  }

  public T Pop() {
      T result = items[--count];
      items[count] = T.default;
      return result;
  }

  public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
      for (int i = count - 1; i >= 0; --i) yield items[i];
  }
}


 

GetEnumerator方法可以被转换到编译器生成的枚举器类的实例,该类封装了迭代器块中的代码,如下所示。

class Stack<T>: IEnumerable<T>
{
    ...

    public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
        return new __Enumerator1(this);
    }

    class __Enumerator1: IEnumerator<T>, IEnumerator
    {
        int __state;
        T __current;
        Stack<T> __this;
        int i;

        public __Enumerator1(Stack<T> __this) {
            this.__this = __this;
        }

        public T Current {
            get { return __current; }
        }

        object IEnumerator.Current {
            get { return __current; }
        }

        public bool MoveNext() {
            switch (__state) {
                case 1: goto __state1;
                case 2: goto __state2;
            }
            i = __this.count - 1;
        __loop:
            if (i < 0) goto __state2;
            __current = __this.items[i];
            __state = 1;
            return true;
        __state1:
            --i;
            goto __loop;
        __state2:
            __state = 2;
            return false;
        }


 

        public void Dispose() {
            __state = 2;
        }

        void IEnumerator.Reset() {
            throw new NotSupportedException();
        }
    }
在先前的转换中,迭代器块之内的代码被转换成state machine,并被放置在枚举器类的MoveNext方法中。此外局部变量i被转换成枚举器对象的一个字段,因此在MoveNext的调用过程中可以持续存在。

下面的例子打印一个简单的从整数110的乘法表。该例子中FromTo方法返回一个可枚举对象,并且使用迭代器实现。

using System;
using System.Collections.Generic;

class Test
{
    static IEnumerable<int> FromTo(int from, int to) {
        while (from <= to) yield return from++;
    }

    static void Main() {
        IEnumerable<int> e = FromTo(1, 10);
        foreach (int x in e) {
            foreach (int y in e) {
                Console.Write("{0,3} ", x * y);
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

FromTo方法可被转换成编译器生成的可枚举类的实例,该类封装了迭代器块中的代码,如下所示。

using System;
using System.Threading;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

class Test
{
    ...

    static IEnumerable<int> FromTo(int from, int to) {
        return new __Enumerable1(from, to);
    }


 

    class __Enumerable1:
        IEnumerable<int>, IEnumerable,
        IEnumerator<int>, IEnumerator
    {
        int __state;
        int __current;
        int __from;
        int from;
        int to;
        int i;

        public __Enumerable1(int __from, int to) {
            this.__from = __from;
            this.to = to;
        }

        public IEnumerator<int> GetEnumerator() {
            __Enumerable1 result = this;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref __state, 1, 0) != 0) {
                result = new __Enumerable1(__from, to);
                result.__state = 1;
            }
            result.from = result.__from;
            return result;
        }

        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
            return (IEnumerator)GetEnumerator();
        }

        public int Current {
            get { return __current; }
        }

        object IEnumerator.Current {
            get { return __current; }
        }

        public bool MoveNext() {
            switch (__state) {
            case 1:
                if (from > to) goto case 2;
                __current = from++;
                __state = 1;
                return true;
            case 2:
                __state = 2;
                return false;
            default:
                throw new InvalidOperationException();
            }
        }

        public void Dispose() {
            __state = 2;
        }

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

这个可枚举类实现了可枚举接口和枚举器接口,这使得它成为可枚举的或枚举器。当GetEnumerator方法被首次调用时,将返回可枚举对象自身。后续可枚举对象的GetEnumerator调用,如果有的话,都返回可枚举对象的拷贝。因此,每次返回的枚举器都有其自身的状态,改变一个枚举器将不会影响另一个。Interlocked.CompareExchange方法用于确保线程安全操作。

 

fromto参数被转换为可枚举类的字段。由于from在迭代器块内被修改,所以引入另一个__from字段来保存在每个枚举其中from的初始值。

如果当__state0MoveNext被调用,该方法将抛出InvalidOperationException异常。这将防止没有首次调用GetEnumerator,而将可枚举对象作为枚举器而使用的现象发生。

(C# 2.0 Specification 全文完)

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