深入理解迭代器与集合 Part1【Linq学习系列】

Linq学习系列

第一节 深入理解迭代器与集合

本节分五部分：

第一部分，迭代器的原理与实现；

第二部分，迭代器的高级用法

[b] 第三部分，使用迭代器常见的错误[/b]

第四部分，Linq中用到的迭代器

第五部分，扩展Linq（Linq To Reflection）

Part1 解析迭代器的各种特性

1.0 前言

不管是Linq To Objects,Linq To Sql,还是Linq To Xml等等，Linq都是用于对集合的操作。而迭代器是Linq的基础之一。

迭代器是一种模式，用于顺序访问一个聚合对象中的各个元素。更具体的说，在.Net中，是通过实现IEnumerable，IEnumerable<T>来实现的。

迭代器模式参看：http://blog.sina.com.cn/s/blog_45d7d4010100bz50.html。

也许有人觉得集合不就是数组吗，比如Int[] myIntegers=Int[100];直接指定下标myIntergers[x]不就可以访问任意元素了吗？为什么要这么麻烦？

集合有很多种，链表，树(比如xml)，图都是集合，而且集合中的元素也不一定就是同样的类型。有些集合无法使用任意指定的方式来遍历。最特殊的例子（也许不是很恰当）,互联网就是一个集合。google的网络爬虫就是一个迭代器，它遍历整个互联网，抓取的东西包括网页，图片，视频，音频等等。

我们都熟悉SQL语句，稍微深入一点就知道，当我们的查询条件中不包含索引时，其实数据库系统在后台要执行所谓的“全表扫描”，而迭代器就是执行“全集合扫描”的对象。（Linq操作的对象是不是也可以建立一个索引呢？可以思考一下。）

重要概念：

集合：对于Linq来说，它可操作的对象是实现了IEnumerable<T> 的类。因此，对于Linq来说，集合是指相同类型的集合。不管它们是以何种形式组合在一起，必须都是返回T类型。而且，这种集合都包含了迭代器。但是，请注意，集合所包含的类型跟迭代器返回的类型并不需要相同，并且这个特性在C#2.0就可以实现。比如，一个字符串的集合，可以实现一个返回每个字符串长度的迭代器（请看1.5节）。

迭代器：实现了IEnumerator<T>和IEnumerator接口的类都是迭代器。.NET Fraemwork实现了许多迭代器：CharEnumerator,SZGenericArrayEnumerator<T> 等等。我们可以实现这两个接口定制自己的迭代器。你可以直接使用迭代器的方法来遍历，也可以使用foreach语句，但是这并不是本质区别。

从上面的描述也可以看出，Linq所能操作的集合要比SQL丰富，SQL只能操作关系表；其次，它提供了对强类型集合的操作，减少了错误的发生。既然提供了这么多丰富的功能，肯定有无数背后的故事。

但是，我们先从最简单的数组开始。

1.1 数组

在没有迭代器的时代，如果我们要遍历一个数组，我们一般用这样的写法：

Int myIntegers=Int[100];

for(i=0;i<myIntegers.Length;i++)
{
Console.WriteLine(myIntegers[i]);
}

对于这种方式，我们经常碰到的问题就是：越界。编译器无法判断，因此这种错误只能在运行时查出来。我们看看迭代器遍历的方式：

foreach(int i in myIntegers)
{
Console.WriteLine(i);
}

其实对于上述写法，编译器完全可以使用语法糖的技巧，偷偷的编译成如下语句：

int current=0;

while(myIntegers.Lenght> current)
{
int i= myIntegers[current];

Console.WriteLine(i);

current++;
}

这样也可以解决越界的问题。但是实际上并没有使用上述方法，而是使用迭代器实现的。在C#（2.0以后）中，每一个数组对象都实现了IEnumerable<T>接口。（还实现了ICollection<T>,IList<T>接口）。定义如下：

public interface IEnumerable<T> : IEnumerable
{
IEnumerator<T> GetEnumerator();
}

以Int型数组为例，当我们声明一个Int型数组Int[]myIntegers时，系统会自动生成一个类:System.Int[],名称空间跟Int类型是一样的。示例代码：

代码 public class MyTreeView : TreeView
{
IEnumerator<TreeNode> GetDepthFirstEnumerator()
{
return new DepthFirstEnumerator(this);
}

IEnumerator<TreeNode> GetWidthFirstEnumerator()
{
return new WidthFirstEnumerator(this);
}
}

')InsertToEditor('MyTreeView tree=new MyTreeView ();
foreach(TreeNode node in tree)
{
// do someting...
}

')