C# Foreach循环本质与枚举器

　　对于C#里面的Foreach学过语言的人都知道怎么用，但是其原理相信很多人和我一样都没有去深究。刚回顾泛型讲到枚举器让我联想到了Foreach的实现，所以进行一番探究，有什么不对或者错误的地方大家多多斧正。

1、创建一个控制台应用程序

2、编写测试代码并分析

在Program类中写一个foreach循环

class Program

{

    static void Main(string[] args)

    {

        List peopleList = new List() { "张三", "李四", "王五" };

        foreach (string people in peopleList)

        {

            Console.WriteLine(people);

        }

        Console.ReadKey();

    }

}

生成项目将项目编译后在debug目录下用Reflection反编译ForeachTest.exe程序集后查看Program类的IL代码，IL代码如下：

 .class private auto ansi beforefieldinit Program

     extends [mscorlib]System.Object

 {

     .method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor() cil managed

     {

         .maxstack

         L_0000: ldarg.

         L_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()

         L_0006: ret

     }

     .method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

     {

         .entrypoint

         .maxstack

         .locals init (

             [] class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string> list,

             [] string str,

             [] class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string> list2,

             [] valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`/Enumerator`<string> enumerator,

             [] bool flag)

         L_0000: nop

         L_0001: newobj instance void [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string>::.ctor()

         L_0006: stloc.

         L_0007: ldloc.

         L_0008: ldstr "\u5f20\u4e09"

         L_000d: callvirt instance void [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string>::Add(!)

         L_0012: nop

         L_0013: ldloc.

         L_0014: ldstr "\u674e\u56db"

         L_0019: callvirt instance void [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string>::Add(!)

         L_001e: nop

         L_001f: ldloc.

         L_0020: ldstr "\u738b\u4e94"

         L_0025: callvirt instance void [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string>::Add(!)

         L_002a: nop

         L_002b: ldloc.

         L_002c: stloc.

         L_002d: nop

         L_002e: ldloc.

         L_002f: callvirt instance valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`/Enumerator`<!> [mscorlib]System.Collections.Generic.List`<string>::GetEnumerator()

         L_0034: stloc.

         L_0035: br.s L_0048

         L_0037: ldloca.s enumerator

         L_0039: call instance ! [mscorlib]System.Collections.Generic.List`/Enumerator`<string>::get_Current()

         L_003e: stloc.

         L_003f: nop

         L_0040: ldloc.

         L_0041: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)

         L_0046: nop

         L_0047: nop

         L_0048: ldloca.s enumerator

         L_004a: call instance bool [mscorlib]System.Collections.Generic.List`/Enumerator`<string>::MoveNext()

         L_004f: stloc.s flag

         L_0051: ldloc.s flag

         L_0053: brtrue.s L_0037

         L_0055: leave.s L_0066

         L_0057: ldloca.s enumerator

         L_0059: constrained. [mscorlib]System.Collections.Generic.List`/Enumerator`<string>

         L_005f: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

         L_0064: nop

         L_0065: endfinally

         L_0066: nop

         L_0067: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()

         L_006c: pop

         L_006d: ret

         .try L_0035 to L_0057 finally handler L_0057 to L_0066

     }

 }

在反编译的IL代码中我们看到除了构建List和其他输出，然后多了三个方法：GetEnumerator()，get_Current() ，MoveNext() ，于是通过反编译reflector查看List泛型类，在List里面找到GetEnumerator方法是继承自接口IEnumerable 的方法，List实现的GetEnumerator方法代码

public Enumerator GetEnumerator() => new Enumerator((List) this);

即返回一个Enumerator泛型类，然后传入的参数是List泛型自己 this。接下来查看 Enumerator<T>泛型类

[Serializable, StructLayout(LayoutKind.Sequential)]

public struct Enumerator : IEnumerator<T>, IDisposable, IEnumerator

{

    private List<T> list;

    private int index;

    private int version;

    private T current;

    internal Enumerator(List<T> list)

    {

        this.list = list;

        this.index = ;

        this.version = list._version;

        this.current = default(T);

    }

    public void Dispose()

    {

    }

    public bool MoveNext()

    {

        List<T> list = this.list;

        if ((this.version == list._version) && (this.index < list._size))

        {

            this.current = list._items[this.index];

            this.index++;

            return true;

        }

        return this.MoveNextRare();

    }

    private bool MoveNextRare()

    {

        if (this.version != this.list._version)

        {

            ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EnumFailedVersion);

        }

        this.index = this.list._size + ;

        this.current = default(T);

        return false;

    }

    public T Current =>

        this.current;

    object IEnumerator.Current

    {

        get

        {

            if ((this.index == ) || (this.index == (this.list._size + )))

            {

                ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EnumOpCantHappen);

            }

            return this.Current;

        }

    }

    void IEnumerator.Reset()

    {

        if (this.version != this.list._version)

        {

            ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EnumFailedVersion);

        }

        this.index = ;

        this.current = default(T);

    }

}

我们看到这个Enumerator<T>泛型类实现了接口IEnumerator的方法，也就是我们测试的ForeachTest程序集反编译后IL代码中出现的get_Current() ，MoveNext() 方法。所以foreach实际上是编译器编译后先调用GetEnumerator方法返回Enumerator的实例，这个实例即是一个枚举器实例。通过MoveNext方法移动下标来查找下一个list元素，get_Current方法获取当前查找到的元素，Reset方法是重置list。

3、总结

　　因此要使用Foreach遍历的对象是继承了IEnumerable接口然后实现GetEnumerator方法。返回的实体对象需要继承IEnumerator接口并实现相应的方法遍历对象。因此Foreach的另一种写法如下。

巴特西

C# Foreach循环本质与枚举器

1、创建一个控制台应用程序

2、编写测试代码并分析

3、总结

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