C# 是否会受益于枚举器类型之间的区别，例如 C++ 迭代器？

Question

我一直在思考IEnumerator.Reset() 方法。我在 MSDN 文档中读到它仅用于 COM 互操作。作为一名 C++ 程序员，在我看来，支持Reset 的IEnumerator 就是我所说的forward iterator，而不支持Reset 的IEnumerator 实际上是input iterator。

所以我的问题之一是，这种理解是否正确？

我的问题的第二部分是，如果在输入迭代器和前向迭代器（或“枚举器”，如果您愿意的话）之间存在区别，在 C# 中会有什么好处吗？是否有助于消除程序员之间的一些困惑，就像在SO question about cloning iterators 中发现的那样？

编辑：澄清转发和输入迭代器。输入迭代器仅保证您只能枚举集合的成员（或来自生成器函数或输入流）一次。这正是 IEnumerator 在 C# 中的工作方式。是否可以枚举第二次，取决于是否支持Reset。前向迭代器没有这个限制。您可以根据需要多次枚举成员。

一些 C# 程序员不理解为什么 IEnumerator 不能可靠地用于多通道算法中。考虑以下情况：

void PrintContents(IEnumerator<int> xs)
{
  while (iter.MoveNext())
    Console.WriteLine(iter.Current); 
  iter.Reset();
  while (iter.MoveNext())
    Console.WriteLine(iter.Current); 
}

如果我们在这种情况下调用PrintContents，没问题：

List<int> ys = new List<int>() { 1, 2, 3 }
PrintContents(ys.GetEnumerator()); 

但是请看以下内容：

IEnumerable<int> GenerateInts() {   
  System.Random rnd = new System.Random();
  for (int i=0; i < 10; ++i)
    yield return Rnd.Next();
}

PrintContents(GenerateInts());

如果IEnumerator 支持Reset，换句话说，支持多遍算法，那么每次迭代集合都会有所不同。这将是不可取的，因为这将是令人惊讶的行为。这个例子有点假，但它确实发生在现实世界中（例如从文件流中读取）。

Answer 1

Reset 是个大错误。我在Reset 上打电话给恶作剧。在我看来，反映您在 .NET 类型系统中对“前向迭代器”和“输入迭代器”所做的区分的正确方法是区分 IEnumerable<T> 和 IEnumerator<T>。

另请参阅this answer，其中 Microsoft 的 Eric Lippert（毫无疑问，以非官方身份，我的观点只是他的资历比我必须声称这是一个设计错误的资格更多）提出了类似的观点在厘米。另请参阅his awesome blog。

Answer 2

有趣的问题。我的看法是 C# 当然会受益。但是，添加起来并不容易。

C++ 的区别在于其更灵活的类型系统。在 C# 中，您没有一种强大的通用方法来克隆对象，这是表示前向迭代器所必需的（以支持多遍迭代）。当然，为了真正有用，您还需要支持双向和随机访问迭代器/枚举器。为了让它们都能顺利运行，你真的需要某种形式的鸭子类型，就像 C++ 模板一样。

最终，这两个概念的范围是不同的。

在 C++ 中，迭代器应该代表您需要了解的有关一系列值的所有信息。给定一对迭代器，我不需要 原始容器。我可以排序，我可以搜索，我可以随心所欲地操纵和复制元素。原始容器不在图片中。

在 C# 中，枚举器的作用并不大。最终，它们只是为了让您以线性方式运行序列。

至于Reset()，人们普遍认为一开始添加它是一个错误。如果它有效并且被正确实现，那么是的，您可以说您的枚举器类似于转发迭代器，但一般来说，最好将其视为错误而忽略。然后所有的枚举器都类似于输入迭代器。

很遗憾。

Answer 3

从 C# 的角度来看：

您几乎从不直接使用IEnumerator。通常你会做一个foreach 语句，它需要一个IEnumerable。

IEnumerable _myCollection;
...
foreach (var item in _myCollection) { /* Do something */ }

IEnumerator 你也不会四处走动。如果你想传递一个需要迭代的集合，你传递IEnumerable。由于IEnumerable 有一个函数，它返回一个IEnumerator，它可以用于多次迭代集合（多次传递）。

IEnumerator 上不需要 Reset() 函数，因为如果你想重新开始，你只需扔掉旧的（垃圾收集）并获得一个新的。

Answer 4

如果有一种方法可以向IEnumerator<T> 询问它可以支持哪些能力以及它可以做出哪些承诺，那么 .NET 框架将受益匪浅。这些功能在IEnumerable<T> 中也很有帮助，但是能够询问枚举器的问题将允许可以从包装器（如ReadOnlyCollection）接收枚举器的代码以改进的方式使用底层集合，而无需涉及包装器。

给定一个集合的任何枚举器，它能够被完整地枚举并且不是太大，可以从它产生一个IEnumerable<T>，它总是会产生相同的项目序列（特别是剩余的项目集在枚举器中）通过将其全部内容读取到数组，处理和丢弃枚举器，并从数组中获取枚举器（使用它代替原来的废弃枚举器），将数组包装在 ReadOnlyCollection<T> 中，然后返回.尽管这种方法适用于满足上述标准的任何类型的可枚举集合，但对于它们中的大多数来说，它的效率会非常低。有一种方法可以要求枚举器在不可变的IEnumerable<T> 中产生其剩余内容，这将允许多种枚举器更有效地执行指示的操作。

Answer 5

我不这么认为。我会调用IEnumerable 一个前向迭代器和一个输入迭代器。它不允许您倒退或修改基础集合。随着foreach 关键字的添加，迭代器在大多数情况下几乎是不可想象的。

意见： 输入迭代器（获取每个迭代器）与输出迭代器（对每个迭代器做某事）之间的区别太微不足道了，不足以证明添加到框架的合理性。此外，为了执行输出迭代器，您需要将委托传递给迭代器。输入迭代器对 C# 程序员来说似乎更自然。

如果程序员想要随机访问，还有IList<T>。