C# 中的 IEnumerable 和 IEnumerator：它们如何启用 foreach 循环和自定义迭代器？

深入理解 IEnumerable 和 IEnumerator：.NET 迭代器的核心机制

在 .NET 编程中，实现 IEnumerable 接口是启用 foreach 循环的关键。虽然 foreach 语法简洁易用，但其底层依赖于 IEnumerable 和 IEnumerator 接口。

IEnumerable 和 IEnumerator 的应用场景

IEnumerable 不是用来“替代” foreach 的；相反，实现 IEnumerable 是使用 foreach 的前提条件。当您编写 foreach 循环时，编译器实际上会将其转换为一系列对 IEnumerator 的 MoveNext 和 Current 方法的调用。

IEnumerable 和 IEnumerator 的区别

• IEnumerable: 定义了 GetEnumerator 方法的接口，该方法返回一个 IEnumerator。
• IEnumerator: 定义了 MoveNext 和 Current 两个方法的接口。MoveNext 将迭代器移动到序列中的下一项，而 Current 返回当前项。

为什么我们需要 IEnumerable 和 IEnumerator？

• 自定义迭代器: 通过在自定义类上实现 IEnumerable，您可以使用 foreach 循环遍历这些类。
• 理解迭代器机制: IEnumerator 提供了一种低级别的机制来遍历集合，允许您控制遍历过程。
• 泛型集合: C# 编译器使用 IEnumerable 和 IEnumerator 来创建泛型集合类，例如 List 和 Dictionary。
• 异步编程: IEnumerator 可以与异步编程模型结合使用，以遍历异步序列。

实现 IEnumerable

要使类可迭代，您需要实现 IEnumerable 接口，这需要实现返回 IEnumerator 的 GetEnumerator 方法。

示例

考虑以下实现 IEnumerable 接口的自定义对象类：

public class CustomCollection : IEnumerable<int>
{
    private int[] data;

    public IEnumerator<int> GetEnumerator()
    {
        return new CustomEnumerator(data);
    }

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

    private class CustomEnumerator : IEnumerator<int>
    {
        // MoveNext 和 Current 方法用于遍历 data
    }
}

通过实现 IEnumerable 并提供自定义枚举器，您现在可以使用 foreach 循环遍历 CustomCollection 的实例。

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