有人可以解释一下这个懒惰的评估代码吗？答案

【问题标题】：Can someone please explain this lazy evaluation code?有人可以解释一下这个懒惰的评估代码吗？
【发布时间】：2023-04-03 04:47:01
【问题描述】：

所以，这个问题只是在 SO 上被问到的：

How to handle an "infinite" IEnumerable?

我的示例代码：

public static void Main(string[] args)
{
    foreach (var item in Numbers().Take(10))
        Console.WriteLine(item);
    Console.ReadKey();
}

public static IEnumerable<int> Numbers()
{
    int x = 0;
    while (true)
        yield return x++;
}

有人可以解释为什么这是懒惰的评估吗？我在Reflector中查过这段代码，比刚开始的时候更加困惑。

反射器输出：

public static IEnumerable<int> Numbers()
{
    return new <Numbers>d__0(-2);
}

对于 numbers 方法，并且看起来已经为该表达式生成了一个新类型：

[DebuggerHidden]
public <Numbers>d__0(int <>1__state)
{
    this.<>1__state = <>1__state;
    this.<>l__initialThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
}

这对我来说毫无意义。在我将代码放在一起并自己执行之前，我会认为这是一个无限循环。

编辑：所以我现在明白 .Take() 可以告诉 foreach 枚举已经“结束”，而实际上它还没有，但不应该调用 Numbers()在链接到 Take() 之前它是完整的吗？ Take 结果是实际枚举的结果，对吗？但是，当 Numbers 没有完全评估时，Take 是如何执行的呢？

EDIT2：那么这只是 'yield' 关键字强制执行的特定编译器技巧吗？

【问题讨论】：

标签： c# linq ienumerable reflector lazy-evaluation

【解决方案1】：

这与：

调用某些方法时 iEnumerable 的作用
枚举的性质和Yield声明

当您枚举任何类型的 IEnumerable 时，该类会为您提供它将提供给您的下一项。它不会对所有它的项目做任何事情，它只是给你下一个项目。它决定了该项目将是什么。（例如，有些收藏品是有序的，有些则不是。有些不保证特定的顺序，但似乎总是按照您放置它们的顺序返回。）。

IEnumerable 扩展方法Take() 将枚举 10 次，获取前 10 项。你可以做Take(100000000)，它会给你很多数字。但你只是在做Take(10)。它只是向Numbers() 询问下一项。 . . 10 次。

这 10 个项目中的每一个，Numbers 给出下一个项目。要了解如何操作，您需要阅读 Yield 声明。 syntactic sugar 用于更复杂的事情。 Yield 非常强大。（我是一名 VB 开发人员，我很生气我仍然没有它。）它不是一个函数；它不是一个函数。这是一个有一定限制的关键字。它使定义枚举器比其他方式容易得多。

其他 IEnumerable 扩展方法总是遍历每一项。调用 .AsList 会炸毁它。使用它大多数 LINQ 查询都会搞砸。

【讨论】：

使用 yield 编写自定义枚举器非常有趣。

【解决方案2】：

这不是无限循环的原因是根据 Linq 的 Take(10) 调用，您只枚举了 10 次。现在，如果您编写的代码类似于：

foreach (var item in Numbers())
{
}

现在这是一个无限循环，因为您的枚举器将始终返回一个新值。 C# 编译器获取此代码并将其转换为状态机。如果您的枚举器没有保护子句来中断执行，那么调用者必须在您的示例中执行。

代码懒惰的原因也是代码有效的原因。本质上 Take 返回第一个项目，然后您的应用程序消费，然后它需要另一个，直到它已经采取了 10 个项目。

编辑

这其实跟take的加法没有关系。这些被称为迭代器。 C# 编译器对您的代码执行复杂的转换，从您的方法中创建一个枚举器。我建议阅读它，但基本上（这可能不是 100% 准确），您的代码将进入您可以设想为初始化状态机的 Numbers 方法。

一旦你的代码达到了收益返回，你实质上是在说 Numbers() 停止执行给他们返回这个结果，然后当他们要求下一个项目时，在收益返回后的下一行恢复执行。

Erik Lippert has a great series 关于迭代器的其他方面

【讨论】：

是的，但是 Numbers() 本身是否必须经过全面评估才能继续执行 Take 调用？我知道 Numbers 本身就是一个无限循环。为什么添加 .Take() 会突然停止对 Numbers 进行整体评估？
有趣。感谢您的链接！这个问题（和代码）让我三思而后行，现在我意识到我还有更多关于 Enumerables 的知识！

【解决方案3】：

基本上，您的 Numbers() 函数会创建一个 Enumerator。
foreach 将在每次迭代中检查枚举器是否已到达末尾，如果没有，它将继续。您的实用枚举器将永远不会结束，但这并不重要。这正在被懒惰地评估。
枚举器将“实时”生成结果。
这意味着如果您在其中编写 .Take(3) ，则循环将仅执行 3 次。枚举器中仍会“留下”一些项目，但不会生成它们，因为此时没有方法需要它们。
如果您尝试像函数所暗示的那样生成从 0 到无穷大的所有数字，并一次返回它们，那么这个只使用其中 10 个的程序会慢得多。这就是惰性评估的好处——从未使用过的东西永远不会被计算出来。

【讨论】：