C# yield关键字详解
C# yield关键字详解
发布时间:2016-12-28 来源:查字典编辑
摘要:对于yield关键字我们首先看一下msdn的解释:如果你在语句中使用yield关键字,则意味着它在其中出现的方法、运算符或get访问器是迭代...

对于yield关键字我们首先看一下msdn的解释:

如果你在语句中使用 yield 关键字,则意味着它在其中出现的方法、运算符或 get 访问器是迭代器。 通过使用 yield 定义迭代器,可在实现自定义集合类型的 IEnumerable 和 IEnumerator 模式时无需其他显式类(保留枚举状态的类,有关示例,请参阅 IEnumerator<T>)。

yield是一个语法糖

看msdn 的解释总是让人感觉生硬难懂。其实yield关键字很好理解。首先我们对于性质有个了解。yield是一个语法糖。既然yield是在C#中的一个语法糖,那么就说明yield是对一种复杂行为的简化,就是将一段代码简化为一种简单的形式,方便我们程序员使用。

那么yield到底是对什么行为的简化。我们首先来看一下yield的使用场景。

还是来看msdn上的例子。

复制代码 代码如下:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication2

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

foreach (int i in Power(2, 8, ""))

{

Console.Write("{0} ", i);

}

Console.ReadKey();

}

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)

{

int result = 1;

for (int i = 0; i < exponent; i++)

{

result = result * number;

yield return result;

}

yield return 3;

yield return 4;

yield return 5;

}

}

}

这是msdn上yield的一种使用场景。

我们首先看一下下面的Power方法。该静态方法返回一个IEnumerablel<int>类型的参数。按照我们平常的做法。应该对数据执行一定操作,然后return一个IEnumerablel<int>类型的参数。我们把Power方法改造如下:

复制代码 代码如下:

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)

{

int result = 1;

//接口不能实例化,我们这儿new一个实现了IEnumerable接口的List

IEnumerable<int> example = new List<int>();

for (int i = 0; i < exponent; i++)

{

result = result * number;

(example as List<int>).Add(result);

}

return example;

}

这是我们平常的思路。但是这样做就有个问题。这儿要new一个List,或者任何实现了IEnumerable接口的类型。这样也太麻烦了吧。要知道IEnumerable是一个常用的返回类型。每次使用都要new一个LIst,或者其他实现了该接口的类型。与其使用其他类型,不如我们自己定制一个实现了IEnumerable接口专门用来返回IEnumerable类型的类型。我们自己定制也很麻烦。所以微软帮我们定制好了。这个类是什么,那就是yield关键字这个语法糖。

语法糖的实现(实现IEnumerable<T>接口的类)

我们来看一下yield的反编译代码。

复制代码 代码如下:

namespace ConsoleApplication2

{

using System;

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Runtime.CompilerServices;

internal class Program

{

private static void Main(string[] args)

{

IEnumerable<int> enumerable = Power(2, 8);

Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");

foreach (int num in Power(2, 8))

{

Console.Write("{0} ", num);

}

Console.ReadKey();

}

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent)

{

<Power>d__0 d__ = new <Power>d__0(-2);

d__.<>3__number = number;

d__.<>3__exponent = exponent;

return d__;

}

[CompilerGenerated]

private sealed class <Power>d__0 : IEnumerable<int>, IEnumerable, IEnumerator<int>, IEnumerator, IDisposable

{

private int <>1__state;

private int <>2__current;

public int <>3__exponent;

public int <>3__number;

private int <>l__initialThreadId;

public int <result>5__1;

public int exponent;

public int number;

[DebuggerHidden]

public <Power>d__0(int <>1__state)

{

this.<>1__state = <>1__state;

this.<>l__initialThreadId = Environment.CurrentManagedThreadId;

}

private bool MoveNext()

{

switch (this.<>1__state)

{

case 0:

this.<>1__state = -1;

this.<result>5__1 = 1;

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems() method");

this.<>2__current = 3;

this.<>1__state = 1;

return true;

case 1:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = 4;

this.<>1__state = 2;

return true;

case 2:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = 5;

this.<>1__state = 3;

return true;

case 3:

this.<>1__state = -1;

break;

}

return false;

}

[DebuggerHidden]

IEnumerator<int> IEnumerable<int>.GetEnumerator()

{

Program.<Power>d__0 d__;

if ((Environment.CurrentManagedThreadId == this.<>l__initialThreadId) && (this.<>1__state == -2))

{

this.<>1__state = 0;

d__ = this;

}

else

{

d__ = new Program.<Power>d__0(0);

}

d__.number = this.<>3__number;

d__.exponent = this.<>3__exponent;

return d__;

}

[DebuggerHidden]

IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()

{

return this.System.Collections.Generic.IEnumerable<System.Int32>.GetEnumerator();

}

[DebuggerHidden]

void IEnumerator.Reset()

{

throw new NotSupportedException();

}

void IDisposable.Dispose()

{

}

int IEnumerator<int>.Current

{

[DebuggerHidden]

get

{

return this.<>2__current;

}

}

object IEnumerator.Current

{

[DebuggerHidden]

get

{

return this.<>2__current;

}

}

}

}

}

反编译代码有三部分,其中程序的入口点 private static void Main(string[] args) Power方法 public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent) 和我们自己写的代码一样,但是反编译代码中还多了一个密封类

private sealed class <Power>d__0 : IEnumerable<int>, IEnumerable, IEnumerator<int>, IEnumerator, IDisposable

现在情况已经明了了。yield这个语法糖实现了一个实现 IEnumerable<int>接口的类来返回我们需要到 IEnumerable<int>类型的数据。

我们再看一下反编译后的Power方法

复制代码 代码如下:

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent)

{

<Power>d__0 d__ = new <Power>d__0(-2);

d__.<>3__number = number;

d__.<>3__exponent = exponent;

return d__;

}

此时就确认,的确是使用了实现枚举接口的类来返回我们需要的数据类型。

每次yield return <expression>;就会像该类的实例中添加 一条数据。当yield break;的时候停止添加。

至此yield的用法就很清楚了。当我们需要返回IEnumerable类型的时候,直接yield返回数据就可以了。也不用new一个list,或其他类型。所以yield是一个典型的语法糖。

yield使用中的特殊情况

我们看到编译器将我们yield的数据添加到了一个集合中。Power方法在编译器中实例化了一个实现枚举接口的类型。但是我们在Power方法中写一些方法,编译器会如何处理

复制代码 代码如下:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication2

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

//这儿调用了方法。

var test = Power(2, 8, "");

Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");

//Display powers of 2 up to the exponent of 8:

foreach (int i in Power(2, 8, ""))

{

Console.Write("{0} ", i);

}

Console.ReadKey();

}

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)

{

int result = 1;

if (string.IsNullOrEmpty(s))

{

//throw new Exception("这是一个异常");

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems() method");

}

for (int i = 0; i < exponent; i++)

{

result = result * number;

yield return result;

}

yield return 3;

yield return 4;

yield return 5;

}

}

}

按照我们的理解当我们 var test = Power(2, 8, "");的时候确实调用了Power方法。此时应该程序打印Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems() method");然后继续执行 Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");方法。所以打印顺序应该是

Begin to invoke GetItems() method

Begin to iterate the collection.

但是我们运行的时候却发现

C# yield关键字详解1

打印顺序和我们想象的不同。此时还是去看反编译代码。

复制代码 代码如下:

namespace ConsoleApplication2

{

using System;

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Runtime.CompilerServices;

internal class Program

{

private static void Main(string[] args)

{

IEnumerable<int> enumerable = Power(2, 8, "");

Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");

foreach (int num in Power(2, 8, ""))

{

Console.Write("{0} ", num);

}

Console.ReadKey();

}

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)

{

<Power>d__0 d__ = new <Power>d__0(-2);

d__.<>3__number = number;

d__.<>3__exponent = exponent;

d__.<>3__s = s;

return d__;

}

[CompilerGenerated]

private sealed class <Power>d__0 : IEnumerable<int>, IEnumerable, IEnumerator<int>, IEnumerator, IDisposable

{

private int <>1__state;

private int <>2__current;

public int <>3__exponent;

public int <>3__number;

public string <>3__s;

private int <>l__initialThreadId;

public int <i>5__2;

public int <result>5__1;

public int exponent;

public int number;

public string s;

[DebuggerHidden]

public <Power>d__0(int <>1__state)

{

this.<>1__state = <>1__state;

this.<>l__initialThreadId = Environment.CurrentManagedThreadId;

}

private bool MoveNext()

{

switch (this.<>1__state)

{

case 0:

this.<>1__state = -1;

this.<result>5__1 = 1;

if (string.IsNullOrEmpty(this.s))

{

Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems() method");

}

this.<i>5__2 = 0;

while (this.<i>5__2 < this.exponent)

{

this.<result>5__1 *= this.number;

this.<>2__current = this.<result>5__1;

this.<>1__state = 1;

return true;

Label_009D:

this.<>1__state = -1;

this.<i>5__2++;

}

this.<>2__current = 3;

this.<>1__state = 2;

return true;

case 1:

goto Label_009D;

case 2:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = 4;

this.<>1__state = 3;

return true;

case 3:

this.<>1__state = -1;

this.<>2__current = 5;

this.<>1__state = 4;

return true;

case 4:

this.<>1__state = -1;

break;

}

return false;

}

[DebuggerHidden]

IEnumerator<int> IEnumerable<int>.GetEnumerator()

{

Program.<Power>d__0 d__;

if ((Environment.CurrentManagedThreadId == this.<>l__initialThreadId) && (this.<>1__state == -2))

{

this.<>1__state = 0;

d__ = this;

}

else

{

d__ = new Program.<Power>d__0(0);

}

d__.number = this.<>3__number;

d__.exponent = this.<>3__exponent;

d__.s = this.<>3__s;

return d__;

}

[DebuggerHidden]

IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()

{

return this.System.Collections.Generic.IEnumerable<System.Int32>.GetEnumerator();

}

[DebuggerHidden]

void IEnumerator.Reset()

{

throw new NotSupportedException();

}

void IDisposable.Dispose()

{

}

int IEnumerator<int>.Current

{

[DebuggerHidden]

get

{

return this.<>2__current;

}

}

object IEnumerator.Current

{

[DebuggerHidden]

get

{

return this.<>2__current;

}

}

}

}

}

我们看到Power方法

复制代码 代码如下:

public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)

{

<Power>d__0 d__ = new <Power>d__0(-2);

d__.<>3__number = number;

d__.<>3__exponent = exponent;

d__.<>3__s = s;

return d__;

}

还是还我们没有加打印方法之前一样。我们的打印方法并没有出现在Power方法中,而是被封装进了实现枚举接口的类方法 private bool MoveNext()中。所以方法不会立即被执行,而是在我们使用数据的时候被执行。如果对此机制不了解,就容易出现另外一些意想不到的问题。例如在Power方法中添加一些验证程序,如果不符合条件就抛出一个异常。这样的异常检查不会被执行。只有我们使用数据的时候才会执行。这样就失去了检查数据的意义。

具体的例子可以看Artech博主的文章

另外使用yield还有一些注意事项:

你不能在具有以下特点的方法中包含 yield return 或 yield break 语句:

匿名方法。 有关详细信息,请参阅匿名方法(C# 编程指南)。

包含不安全的块的方法。 有关详细信息,请参阅unsafe(C# 参考)。

异常处理

不能将 yield return 语句置于 try-catch 块中。 可将 yield return 语句置于 try-finally 语句的 try 块中。

yield break 语句可以位于 try 块或 catch 块,但不能位于 finally 块。

如果 foreach 主体(在迭代器方法之外)引发异常,则将执行迭代器方法中的 finally 块。

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