C# yield關(guān)鍵字詳解
對于yield關(guān)鍵字我們首先看一下msdn的解釋：
如果你在語句中使用 yield 關(guān)鍵字，則意味著它在其中出現(xiàn)的方法、運算符或 get 訪問器是迭代器。 通過使用 yield 定義迭代器，可在實現(xiàn)自定義集合類型的 IEnumerable 和 IEnumerator 模式時無需其他顯式類（保留枚舉狀態(tài)的類，有關(guān)示例，請參閱 IEnumerator<T>）。
yield是一個語法糖
看msdn 的解釋總是讓人感覺生硬難懂。其實yield關(guān)鍵字很好理解。首先我們對于性質(zhì)有個了解。yield是一個語法糖。既然yield是在C#中的一個語法糖，那么就說明yield是對一種復(fù)雜行為的簡化，就是將一段代碼簡化為一種簡單的形式，方便我們程序員使用。
那么yield到底是對什么行為的簡化。我們首先來看一下yield的使用場景。
還是來看msdn上的例子。
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;
}
}
}
這是msdn上yield的一種使用場景。
我們首先看一下下面的Power方法。該靜態(tài)方法返回一個IEnumerablel<int>類型的參數(shù)。按照我們平常的做法。應(yīng)該對數(shù)據(jù)執(zhí)行一定操作，然后return一個IEnumerablel<int>類型的參數(shù)。我們把Power方法改造如下：
public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent, string s)
{
int result = 1;
//接口不能實例化，我們這兒new一個實現(xiàn)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;
}
這是我們平常的思路。但是這樣做就有個問題。這兒要new一個List,或者任何實現(xiàn)了IEnumerable接口的類型。這樣也太麻煩了吧。要知道IEnumerable是一個常用的返回類型。每次使用都要new一個LIst,或者其他實現(xiàn)了該接口的類型。與其使用其他類型，不如我們自己定制一個實現(xiàn)了IEnumerable接口專門用來返回IEnumerable類型的類型。我們自己定制也很麻煩。所以微軟幫我們定制好了。這個類是什么，那就是yield關(guān)鍵字這個語法糖。
語法糖的實現(xiàn)（實現(xiàn)IEnumerable<T>接口的類）
我們來看一下yield的反編譯代碼。
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;
}
}
}
}
}
反編譯代碼有三部分，其中程序的入口點 private static void Main(string[] args) Power方法 public static IEnumerable<int> Power(int number, int exponent) 和我們自己寫的代碼一樣，但是反編譯代碼中還多了一個密封類
private sealed class <Power>d__0 : IEnumerable<int>, IEnumerable, IEnumerator<int>, IEnumerator, IDisposable
現(xiàn)在情況已經(jīng)明了了。yield這個語法糖實現(xiàn)了一個實現(xiàn) IEnumerable<int>接口的類來返回我們需要到 IEnumerable<int>類型的數(shù)據(jù)。
我們再看一下反編譯后的Power方法
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__;
}
此時就確認(rèn)，的確是使用了實現(xiàn)枚舉接口的類來返回我們需要的數(shù)據(jù)類型。
每次yield return <expression>;就會像該類的實例中添加 一條數(shù)據(jù)。當(dāng)yield break;的時候停止添加。
至此yield的用法就很清楚了。當(dāng)我們需要返回IEnumerable類型的時候，直接yield返回數(shù)據(jù)就可以了。也不用new一個list,或其他類型。所以yield是一個典型的語法糖。
yield使用中的特殊情況
我們看到編譯器將我們yield的數(shù)據(jù)添加到了一個集合中。Power方法在編譯器中實例化了一個實現(xiàn)枚舉接口的類型。但是我們在Power方法中寫一些方法，編譯器會如何處理
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)
{
//這兒調(diào)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("這是一個異常");
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;
}
}
}
按照我們的理解當(dāng)我們 var test = Power(2, 8, "");的時候確實調(diào)用了Power方法。此時應(yīng)該程序打印Console.WriteLine("Begin to invoke GetItems() method");然后繼續(xù)執(zhí)行 Console.WriteLine("Begin to iterate the collection.");方法。所以打印順序應(yīng)該是
Begin to invoke GetItems() method
Begin to iterate the collection.
但是我們運行的時候卻發(fā)現(xiàn)
打印順序和我們想象的不同。此時還是去看反編譯代碼。
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;
}
}
}
}
}
我們看到Power方法
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__;
}
還是還我們沒有加打印方法之前一樣。我們的打印方法并沒有出現(xiàn)在Power方法中，而是被封裝進(jìn)了實現(xiàn)枚舉接口的類方法 private bool MoveNext()中。所以方法不會立即被執(zhí)行，而是在我們使用數(shù)據(jù)的時候被執(zhí)行。如果對此機(jī)制不了解，就容易出現(xiàn)另外一些意想不到的問題。例如在Power方法中添加一些驗證程序，如果不符合條件就拋出一個異常。這樣的異常檢查不會被執(zhí)行。只有我們使用數(shù)據(jù)的時候才會執(zhí)行。這樣就失去了檢查數(shù)據(jù)的意義。
另外使用yield還有一些注意事項：
你不能在具有以下特點的方法中包含 yield return 或 yield break 語句：
匿名方法。 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱匿名方法（C# 編程指南）。
包含不安全的塊的方法。 有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱unsafe（C# 參考）。
異常處理
不能將 yield return 語句置于 try-catch 塊中。 可將 yield return 語句置于 try-finally 語句的 try 塊中。
yield break 語句可以位于 try 塊或 catch 塊，但不能位于 finally 塊。
如果 foreach 主體（在迭代器方法之外）引發(fā)異常，則將執(zhí)行迭代器方法中的 finally 塊。
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