C#特性 迭代器(下) yield以及流的延迟计算

在C#中，迭代器是一个强大的特性，它允许开发者创建自定义的迭代过程，例如遍历集合或生成序列。`yield`关键字是实现迭代器的关键，它与延迟计算紧密相关。延迟计算是一种优化策略，只有在需要时才计算值，从而提高了性能和效率。 在给定的描述和代码示例中，我们有两个不同的方法：`WithNoYield()` 和 `WithYield()`，它们都用于遍历从0到19的整数，但处理方式不同。`WithNoYield()` 方法使用传统的列表存储和返回，而 `WithYield()` 使用 `yield return` 实现迭代器。 在测试1中，我们看到调用 `WithNoYield()` 会立即执行整个循环并打印出0到19的数字。而调用 `WithYield()` 时，由于 `yield` 的作用，实际上并没有执行任何循环，因为 `yield return` 会生成一个迭代器，而迭代器在实际遍历时才会被触发。 测试2中，我们使用 `foreach` 循环遍历这两个方法返回的序列。对于 `WithNoYield()`，它一次性计算并返回整个列表，因此两次遍历都会输出1到19，第二次遍历时由于列表已经构建，所以结果相同。而 `WithYield()` 在每次 `yield return` 时才执行对应的循环体，这就是为什么输出是交错的，因为每次迭代都会暂停当前的函数执行状态，直到下一次请求下一个元素时再继续。 `yield` 关键字在IL（中间语言）层面产生了很大的影响。当编译器遇到 `yield return` 时，它会生成一个状态机，该状态机负责在每次迭代时保存和恢复函数的状态。在 `WithYield()` 的IL代码中，你可以看到这个状态机是如何工作的，它包含了多个状态和跳转指令，以便在需要时恢复执行。 `yield` 关键字和迭代器的结合实现了延迟计算，这使得在处理大数据集或昂贵的计算时非常有用，因为它避免了一次性加载所有数据。在 `WithYield()` 示例中，只有在 `foreach` 遍历时才会逐个计算和输出数字，从而节省了内存和CPU资源。这种机制在生成无限序列、读取大文件或数据库查询等场景中尤为有效，因为它允许按需生成结果，而不是一次性生成所有结果。