foreach Dictionary<>.Values 或 foreach Dictionary<>答案

【问题标题】：foreach Dictionary<>.Values or foreach Dictionary<>foreach Dictionary<>.Values 或 foreach Dictionary<>
【发布时间】：2015-09-09 14:42:56
【问题描述】：

我想知道这两种在C#中迭代Dictionary集合的方式的细节：

Dictionary<X, Y> xydic = new Dictionary<X, Y>();

样式一：

foreach (Y y in xydic.Values) { use y }

样式二：

foreach (var it in xydic) { Y y = it.Value; use y... }

多年来，我一直是 C++ 开发人员（现在我在一个 C# 项目中工作），我不知道 Dictionary 集合如何工作、内存布局或元素如何迭代的细节，所以我我想知道：

xydic.Values 创建一个临时的List<Y>？我在the documentation 中没有看到任何有关创建临时列表的信息。

如果创建了一个临时列表，这是否意味着该集合被迭代了两次：第一次创建List<Y>，第二次迭代列表本身？

如果上述问题的答案是肯定的，那么第二种样式应该更有效，使第一种样式几乎无用，所以我认为我在某种程度上应该是错误的。

我觉得这个问题应该在某个地方得到回答，但我找不到答案。

【问题讨论】：

在 C# 中，您不必担心内存问题。垃圾收集器将为您完成这项工作。如果你真的想看看Dictionary 类是如何执行.Values 或其他函数的，你可以用IlSpy app 打开它，然后看代码
您可以查看source 以了解其具体实现方式。
@Jasper 我更关心的是Values 是否创建了一个临时列表（这意味着该集合被迭代了两次）。当我提到我不知道内存布局时，如果我知道，我可以自己推断出答案:)
@PaperBirdMaster 你为什么不简单地检查来源 - referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/… ？
创建一个临时列表（意味着集合被迭代两次）:) :) 典型的 C++ 问题 :) :) 在 C# 中你有垃圾收集器 - 不要过多考虑内存分配 - 只是让 GC 完成它的工作

标签： c# foreach iteration containers

【解决方案1】：

检索Dictionary<,> 的.Values 属性是一个O(1) 操作(documented)。嵌套类型Dictionary<,>.ValueCollection 是字典的简单包装器，因此在创建它时没有迭代。

在调用GetEnumerator() 时，您会得到一个嵌套的、嵌套的Dictionary<,>.ValueCollection.Enumerator 结构的实例。它直接通过Dictionary<,>的private数组entries访问条目。

你可以看到source code。

因此，您上面的“样式一”是一种很好且清晰的做事方式，没有性能开销。

请注意，获取值的顺序是任意的。您不知道底层数组 entries 是如何组织的，一旦 Dictionary<,> 在您开始 foreaching 之前进行了多次插入和删除。

但是，“样式一”和“样式二”得到的顺序是一样的；两者都以相同的方式访问Dictionary<,> 的私有entries 数组。

【讨论】：

【解决方案2】：

Values 没有创建List<T>，没有。它甚至没有将整个值集拉到一个单独的数据结构中。它所做的只是创建一个可以迭代值的枚举器。当你直接迭代字典时，它会做同样的事情；不同之处在于，不是为每对对象构造一个KeyValuePair 对象，而是只给你这对对象的一半。除此之外，迭代过程都是一样的。

【讨论】：

【解决方案3】：

所有 3 种方法（Keys、Values 和字典迭代）的行为相同 - 迭代字典中项目的内部集合。没有创建额外的列表/数组。

唯一的“额外”工作是检查字典是否在迭代开始后被修改（整数比较）。

您可以在reference source查看确切的详细信息

【讨论】：

【解决方案4】：

在这两种情况下，您都会得到 iterator 而不是临时集合。 Iterator 是使用内部状态机来记住当前项是什么，并使用 MoveNext 方法获取下一个项。

如果您查看 IL 代码，您会看到更多关于 foreach 内部发生的细节。这是

的 IL

void Main()
{
    var dictionary = new Dictionary<int, string> { { 1, "one" }, { 2, "two" }};

    foreach (var item in dictionary.Values)
    {
        Console.WriteLine(item);
    }
}

IL 代码：

IL_0000:  nop         
IL_0001:  newobj      System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>..ctor
IL_0006:  stloc.1     
IL_0007:  ldloc.1     
IL_0008:  ldc.i4.1    
IL_0009:  ldstr       "one"
IL_000E:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>.Add
IL_0013:  nop         
IL_0014:  ldloc.1     
IL_0015:  ldc.i4.2    
IL_0016:  ldstr       "two"
IL_001B:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>.Add
IL_0020:  nop         
IL_0021:  ldloc.1     
IL_0022:  stloc.0     // dictionary
IL_0023:  nop         
IL_0024:  ldloc.0     // dictionary
IL_0025:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>.get_Values
IL_002A:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>+ValueCollection.GetEnumerator
IL_002F:  stloc.2     
IL_0030:  br.s        IL_0043
IL_0032:  ldloca.s    02 
IL_0034:  call        System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>+ValueCollection+Enumerator.get_Current
IL_0039:  stloc.3     // item
IL_003A:  nop         
IL_003B:  ldloc.3     // item
IL_003C:  call        System.Console.WriteLine
IL_0041:  nop         
IL_0042:  nop         
IL_0043:  ldloca.s    02 
IL_0045:  call        System.Collections.Generic.Dictionary<System.Int32,System.String>+ValueCollection+Enumerator.MoveNext
IL_004A:  brtrue.s    IL_0032
IL_004C:  leave.s     IL_005D
IL_004E:  ldloca.s    02 
IL_0050:  constrained. System.Collections.Generic.Dictionary<,>+ValueCollection.Enumerator
IL_0056:  callvirt    System.IDisposable.Dispose
IL_005B:  nop         
IL_005C:  endfinally  
IL_005D:  ret

【讨论】：

很抱歉为最近登陆 C# 世界的可怜的 C++ 开发人员添加了一个愚蠢而幼稚的问题...什么是 IL？ :D
IL 是中间语言。它独立于 CPU，这允许在任何平台上运行 .NET 代码。 .NET 代码（C#、VB.NET 或 F#）首先编译为 IL 代码，由 CLR（公共语言运行时）和 JITed（即时编译器）运行为机器代码。
酷，知道了我会阅读更多有关该主题的内容，非常感谢！