C# 通过IEnumberable接口和IEnumerator接口实现泛型和非泛型自定义集合类型foreach功能

IEnumerator和IEnumerable的作用

其实IEnumerator和IEnumerable的作用很简单,就是让除数组和集合之外的类型也能支持foreach循环,至于foreach循环,如果不清楚,请参考C# foreach循环较for循环的优势与劣势

代码如下:

static void Main(string[] args)
{
       CatList cats = new CatList();
       foreach (var cat in cats)
       {
            Console.WriteLine(cat.NickName);
       }
}

public class CatList
{
       public string NickName { get; set; }
       public int Age { get; set; }
}

以上代码说明自定义集合类型(假设CatList是集合类型)是无法使用foreach进行循环的.

原因是C#中自定义集合类型要实现foreach的功能,必须通过IEnumerator和IEnumerable两个接口来实现!

1、通过IEnumerator和IEnumerable两个接口实现自定义集合类型的foreach循环功能.    非泛型版本

第一步:实现自定义集合类型实现IEnumerable接口,实现该接口的字面意思可以理解为:自定义集合类型实现了该接口,就拥有了"可枚举的功能".代码如下:

实现了IEnumerable接口之后,发现该接口规定必须返回一个IEnumerator接口(迭代器对象).ok,那么就必须返回一个IEnumerator,那么它是什么呢?别急,下面开始介绍这个接口!

第二步:通过IEnumerable要求实现的GetEnumerator()方法返回一个IEnumerator(迭代器对象),实现该接口必须实现以下三个方法/属性:

(1)、MoveNext()   ---将当前遍历的枚举数推进到集合的下一个.

注:如果 MoveNext 越过集合的末尾，则枚举数将被放置在此集合中最后一个元素的后面，而且 MoveNext 返回 false。当枚举数位于此位置时，对MoveNext 的后续调用也返回 false。如果最后一次调用 MoveNext 返回 false，则调用 Current 会引发异常。若要再次将 Current 设置为集合的第一个元素，可以调用 Reset，然后再调用 MoveNext。

(2)、Current属性   ---返回正在遍历的集合中的元素,注:该属性没有set方法,所以在循环遍历的时候不能设置值.

(3)、Reset()   ---重置当前正在遍历的集合中元素的索引.

第三步:具体实现

在介绍完上面两个接口之后,开始具体的实现,现在需要编写一个People类,该类是一个Person集合,要求People类拥有foreach循环的功能,代码如下:

public class People : IEnumerable
    {
        private Person[] persons;

        public People(Person[] persons)
        {
            Persons = persons;
        }

        public Person[] Persons { get => persons; set => persons = value; }

        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            return new PersonEnum(Persons);
        }

        public class PersonEnum : IEnumerator
        {
            private Person[] perons;
            private int _index=-1;

            public PersonEnum(Person[] persons)
            {
                Perons = persons;
            }

            public object Current => Perons[_index];

            public Person[] Perons { get => perons; set => perons = value; }

            public bool MoveNext()
            {
                _index++;
                if (_index < perons.Length)
                    return true;
                else
                    return false;
            }

            public void Reset()
            {
                _index = 0;
            }
        }
    }

第四步:验证代码,代码如下:

Person[] persons ={
         new Person(){FirstName="Stephen",LastName="Curry"},
         new Person(){FirstName="Lebron",LastName="James"},
         new Person(){FirstName="Kobe",LastName="Brant"}
};
People people = new People(persons);
foreach (var p in people)
{
     Console.WriteLine(((Person)p).LastName);
}

 

第五步:分析原理

总结分析下上面的代码,实现foreach代码的基本原理如下:

1、编写自定义集合类,实现IEnumerable接口,通过GetEnumerator()方法返回一个迭代器对象实例.

2、通过自定义集合类的构造函数,或者方法,或者属性(都可以),初始化一个类数组   !Important

3、将初始化完的类数组作为参数传递给迭代器类

4、编写迭代器类,create 构造函数,接收自定义集合类初始化完的类数组

5、实现IEnumerator(迭代器)接口,实现对应的三个方法,通过编写三个方法发现,其实迭代器就是简单的对数组进行的操作

第六步:执行自定义集合的循环

执行方式有两种:

(1)、foreach

Person[] persons ={
      new Person(){FirstName="Stephen",LastName="Curry"},
      new Person(){FirstName="Lebron",LastName="James"},
      new Person(){FirstName="Kobe",LastName="Brant"}
};

People people = new People(persons);
foreach (Person p in persons)
{
        Console.WriteLine(p.LastName);
}
Console.ReadKey();

(2)、通过自定义集合类的GetEnumerator()方法

Person[] persons ={
         new Person(){FirstName="Stephen",LastName="Curry"},
         new Person(){FirstName="Lebron",LastName="James"},
         new Person(){FirstName="Kobe",LastName="Brant"}
};

People people = new People(persons);
IEnumerator er = people.GetEnumerator();
while (er.MoveNext())
{
   Console.WriteLine(((Person)er.Current).LastName);
}

分析两种不同的调用方式,foreach语句可以理解为是第二种方式的语法糖.

2、通过IEnumerable<T>和IEnumerator<T>实现自定义集合类,并实现简单的添加功能

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var list = new CustomList<int>(2);
            list.Add(1);
            list.Add(2);
            list.Add(2);

            var p = new int[] { 1, 2, 2 };
            var list1 = new CustomList<int>(p);
            Console.WriteLine(list.Count+"..."+list1.Count);
            Console.ReadKey();
        }
    }

    public class CustomList<T> : IEnumerable<T>
    {
        private T[] _ts;

        private int _index = 0;

        public CustomList(T[] ts)
        {
            _ts = ts;
            _index = ts.Length;
        }

        public CustomList(int capcity)
        {
            _ts = new T[capcity];
        }

        public int Count => _index;

        public void Add(T t)
        {
            if (_index >= _ts.Length)
            {
                //如果调用Add方法导致数组的长度大于我们给定的长度
                //则创建一个新的数组,并将其长度扩大为原来的两倍
                T[] newArr = new T[_ts.Length * 2];

                //将原来数组中的数据拷贝到新的数组中
                Array.Copy(_ts, newArr, _ts.Length);

                //使_ts指向新的数组
                _ts = newArr;
            }
            _ts[_index++] = t;
        }

        public IEnumerator<T> GetEnumerator()
        {
            return new CustomEnumerator<T>(_ts);
        }

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

    public class CustomEnumerator<T> : IEnumerator<T>
    {
        private T[] _ts;

        private int _position = -1;

        public CustomEnumerator(T[] ts)
        {
            _ts = ts;
        }

        public T Current => _ts[_position];

        object IEnumerator.Current => this.Current;

        public bool MoveNext()
        {
            _position++;
            if (_position < _ts.Length)
                return true;
            return false;
        }

        public void Reset()
        {
            _position = 0;
        }

        public void Dispose()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }