如何处理“无限”的 IEnumerable？

Question

“无限”IEnumerable 的一个简单示例是

IEnumerable<int> Numbers() {
  int i=0;
  while(true) {
    yield return unchecked(i++);
  }
}

我知道，那

foreach(int i in Numbers().Take(10)) {
  Console.WriteLine(i);
}

和

var q = Numbers();
foreach(int i in q.Take(10)) {
  Console.WriteLine(i);
}

两者都可以正常工作（并打印出数字 0-9）。

但是在复制或处理q 之类的表达式时有什么陷阱吗？我可以相信他们总是被评价为“懒惰”的事实吗？产生无限循环有什么危险吗？

Answer 1

是的，您可以保证上面的代码将被延迟执行。虽然它（在您的代码中）看起来像您会永远循环，但您的代码实际上会产生如下内容：

IEnumerable<int> Numbers()
{
    return new PrivateNumbersEnumerable();
}

private class PrivateNumbersEnumerable : IEnumerable<int>
{
    public IEnumerator<int> GetEnumerator() 
    { 
        return new PrivateNumbersEnumerator(); 
    }
}

private class PrivateNumbersEnumerator : IEnumerator<int>
{
    private int i;

    public bool MoveNext() { i++; return true; }   

    public int Current
    {
        get { return i; }
    }
}

（这显然不是确切将生成的内容，因为这非常特定于您的代码，但它仍然相似并且应该向您展示为什么它会被延迟评估）。

Answer 2

如果不是惰性求值，那么您的第一个示例一开始就不会按预期工作。

Answer 3

是的，您的代码将始终在没有无限循环的情况下工作。稍后有人可能会出现并把事情搞砸。假设他们想做：

var q = Numbers().ToList();

然后，你被水洗了！许多“聚合”函数会杀死你，比如Max()。

Answer 4

您必须避免任何试图读取结束的贪婪函数。这将包括 Enumerable 扩展，例如：Count、ToArray/ToList，以及聚合 Avg/Min/Max 等。

无限惰性列表并没有错，但您必须有意识地决定如何处理它们。

使用Take 通过设置一个上限来限制无限循环的影响，即使您并不需要它们。

Answer 5

只要你只调用惰性的、无缓冲的方法就可以了。所以Skip、Take、Select 等都可以。但是，Min、Count、OrderBy 等会发疯。

它可以工作，但你需要小心。或注入Take(somethingFinite) 作为安全措施（或其他一些在数据过多后引发异常的自定义扩展方法）。

例如：

public static IEnumerable<T> SanityCheck<T>(this IEnumerable<T> data, int max) {
    int i = 0;
    foreach(T item in data) {
        if(++i >= max) throw new InvalidOperationException();
        yield return item;
    }
}