“foreach”循环的幕后发生了什么？ [复制]答案

【问题标题】：What's going on behind the scene of the 'foreach' loop? [duplicate]“foreach”循环的幕后发生了什么？ [复制]
【发布时间】：2011-09-08 15:22:56
【问题描述】：

可能重复：
How do foreach loops work in C#?

我一直在搜索互联网，但无法找到任何关于 C# 中 foreach 循环的幕后真实情况的答案。

我知道这个问题与实际编码无关，但它困扰着我。我对 OO 编程，尤其是接口很陌生。我知道它们是合同，并且我了解 IEnumerable 和 IEnumerator 的工作原理——至少我是这么认为的。

我一直在 MSDN 上阅读这篇文章： IEnumerable Interface

我了解一切是如何设置的。尽管在Main 循环中，我有点不清楚foreach 如何知道遍历_people 中的所有值。它怎么知道这个？它如何通过调用return new PeopleEnum(_people); 来跟踪Current？

编辑：我看不出这是一个完全相同的副本。是的，它的相似理由和相同的问题被问到，但我们正在寻找不同的答案或我想要的答案在上一个问题中没有讨论。

像 foreach(int i in obj) {...} 这样的 foreach 循环有点等同于

...“有点”不是我正在寻找的答案。

【问题讨论】：

查看使用 Ildasm.exe 的 dll 代码，以获得应该有所帮助的简单 Foreach。
我一遍又一遍地阅读。我知道它告诉你如何使用 foreach 循环，但它并没有真正解释编译器如何使用它。我对幕后更感兴趣。
@Adam：在可能重复的接受答案中，它大致显示了它归结为的代码。当然，下面 Eric 的回答要详细得多。
好吧，现在当有人像我一样决定在 Google 上搜索“foreach 循环的幕后”时，它将位于顶部链接中，他们会得到一个非常具体、非常详细的答案。
我不相信它是完全重复的。另一个问题是“哪些类型的类可以使用 foreach 循环”而不是详细解释它是如何工作的。

标签： c# foreach clr

【解决方案1】：

我鼓励您阅读 C# 规范的第 8.8.4 节，其中详细回答了您的问题。为方便起见，请在此处引用：

形式的foreach语句

foreach (V v in x) embedded-statement

然后扩展为：

{
    E e = ((C)(x)).GetEnumerator();
    try 
    {
        V v;
        while (e.MoveNext()) 
        {
            v = (V)(T)e.Current;
            embedded-statement
        }
    }
    finally 
    {
         code to Dispose e if necessary
    }
}

类型E、C、V、T是语义分析器推导出的枚举数、集合、循环变量和集合元素类型；有关详细信息，请参阅规范。

所以你去。 “foreach”只是编写“while”循环的一种更方便的方法，该循环调用 MoveNext 直到 MoveNext 返回 false。

一些微妙的事情：

这不一定是生成的代码；所需要的只是我们生成产生相同结果的代码。例如，如果你“foreach”一个数组或一个字符串，我们只生成一个“for”循环（或循环，在多维数组的情况下），它索引数组或字符串的字符，而不是取以分配枚举器为代价。
如果枚举器是值类型，那么处理代码可能会也可能不会选择在处理之前将枚举器装箱。不要依赖这种方式或其他方式。（有关相关问题，请参阅 http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2011/03/14/to-box-or-not-to-box-that-is-the-question.aspx。）
同样，如果上面自动插入的类型转换被确定为恒等转换，则可能会忽略类型转换，即使这样做通常会导致值类型被复制。
未来的C#版本很可能会将循环变量v的声明放在while循环体中；这将防止在 Stack Overflow 上每天报告一次的常见“修改关闭”错误。 [更新：This change has indeed been implemented in C# 5.]

【讨论】：

+1：我的扩展解释就这么多了...... :)
@reggie：请理解我不想知道如何实现foreach 循环或者我需要什么才能使用它。我想知道编译器是怎么想的。我想知道它看到了什么。我什至不知道这些规范文件在那里。我肯定会用它们来回答几个问题。谢谢。
@Adam：我鼓励您首先下载 C# 4 规范，然后考虑购买 Addison-Wesley 发布的印刷版。我和我的同事已经对它进行了广泛的注释，其中包含您可能感兴趣的各种详细解释。请参阅blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2010/11/15/…。
@Tigran：当然，如果我们确定不需要处理，那么整个 try-finally 都会被删除；我们不会最终生成一个空的 try-protected 区域！
@Gabe：通常没有什么不同。这主要是出于历史原因。考虑一下：如果集合是一个 T 数组怎么办？在 C# 1.0 中，数组实现了 IEnumerable，而不是 IEnumerable<T>，因此“Current”返回对象，而不是 T。

【解决方案2】：

这样考虑：

 var enumerator = <YourEnumerableHere>.GetEnumerator();

 while(enumerator.MoveNext())
    <YourForEachMethodBodyHere>

因此，当它调用GetEnumerator 时，您会将结果返回给PeopleEnum。每次调用MoveNext 方法时，PeopleEnum 的位置都会增加一，遍历列表。

当位置到达末尾时，MoveNext 调用返回 false，循环结束。

【讨论】：

【解决方案3】：

它知道遍历IEnumerable，因为这是语言设计者决定foreach 应该做的事情。 foreach 为您提供了一种自己循环遍历 IEnumerable 的简写方式。

IEnumerator 类定义了“获取下一个元素”的含义。如果您愿意，您可以让 IEnumerator 返回每隔一个元素，但大多数人只想按顺序遍历每个元素。

我不确定我是否已经回答了您的问题。如果没有，请告诉我，我会回复。

【讨论】：