掌握C#迭代器（深入理解yield return实现原理与实战应用）

什么是迭代器？

迭代器是一种设计模式，用于顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不暴露其内部表示。在C#中，任何实现了 IEnumerable 或 IEnumerable<T> 接口的类型都可以被 foreach 循环遍历。

传统方式需要手动编写一个类来实现这些接口，但使用 yield return，C#编译器会自动为我们生成所需的迭代器类！

yield return 基础用法

下面是一个最简单的例子，展示如何使用 yield return 创建一个返回数字序列的方法：

public static IEnumerable<int> GetNumbers(){    yield return 1;    yield return 2;    yield return 3;}

调用这个方法时，你可以像遍历数组一样使用 foreach：

foreach (int num in GetNumbers()){    Console.WriteLine(num);}// 输出：// 1// 2// 3

yield return 的执行机制

很多人对 yield return 感到困惑，因为它看起来像是“多次返回”——这在普通方法中是不可能的。其实，C# 编译器会在背后为你生成一个状态机（State Machine），每次调用 MoveNext() 时，都会从上次 yield return 的位置继续执行。

这意味着：**延迟执行（Lazy Evaluation）**。只有当你真正需要下一个值时，代码才会运行到下一个 yield return。

实战案例：生成斐波那契数列

让我们用 C# yield关键字 实现一个无限斐波那契数列生成器（当然，我们会加个限制避免无限循环）：

public static IEnumerable<long> Fibonacci(int count){    if (count < 0) throw new ArgumentException("count 不能为负数");    long a = 0, b = 1;    for (int i = 0; i < count; i++)    {        yield return a;        long temp = a + b;        a = b;        b = temp;    }}

使用方式：

foreach (long num in Fibonacci(10)){    Console.Write(num + " ");}// 输出：0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

注意：即使你只取前5个数（比如用 .Take(5)），后面的计算也不会执行——这就是 延迟执行 的优势！

yield break：提前终止迭代

除了 yield return，还有一个配套关键字：yield break，用于提前结束迭代。

public static IEnumerable<int> GetPositiveNumbers(IEnumerable<int> numbers){    foreach (int n in numbers)    {        if (n <= 0)            yield break; // 遇到非正数就停止        yield return n;    }}

注意事项与最佳实践

• 不要在 yield 方法中使用 try-catch-finally（C# 7.0 之前不支持，之后有限支持）。
• 避免在 yield 方法中修改外部变量状态，容易引发难以调试的问题。
• 利用 C#自定义迭代 的能力，可以轻松处理大数据流、文件读取、网络请求等场景，避免一次性加载所有数据到内存。

总结

通过本教程，你应该已经掌握了 C#迭代器 的核心概念和 yield return 的使用方法。它不仅让代码更简洁，还能提升性能（尤其是处理大数据时）。记住，yield return 背后是编译器生成的状态机，它实现了延迟执行和按需计算。

现在，你可以尝试自己编写一些有趣的迭代器，比如读取日志文件的每一行、生成素数序列、或者遍历树结构——发挥你的想象力吧！

关键词回顾：C#迭代器、yield return、C# yield关键字、C#自定义迭代。