在 C# 9 中使用 foreach 扩展

在 C# 9 中，foreach 循环可以使用扩展方法。在本文中，我们将通过例子回顾 C# 9 中如何扩展 foreach 循环。

代码演示

下面是一个对树形结构进行深度优先遍历的示例代码：

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Example
{
    class TreeNode
    {
        public int Value { get; set; }
        public List<TreeNode> Children { get; set; }

        public TreeNode(int value)
        {
            Value = value;
            Children = new List<TreeNode>();
        }
    }

    static class TreeExtensions
    {
        public static IEnumerable<TreeNode> DepthFirst(this TreeNode root)
        {
            yield return root;
            foreach (var child in root.Children.SelectMany(DepthFirst))
            {
                yield return child;
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var root = new TreeNode(1);
            root.Children.Add(new TreeNode(2));
            root.Children.Add(new TreeNode(3));
            root.Children[0].Children.Add(new TreeNode(4));
            root.Children[0].Children.Add(new TreeNode(5));

            foreach (var node in root.DepthFirst())
            {
                Console.WriteLine(node.Value);
            }
            // Outputs: 1 2 4 5 3
        }
    }
}

在这个示例代码中，我们在 TreeNode 类中定义了一个值属性和一个存储子节点的列表属性。我们还在 TreeExtensions 类中定义了一个 DepthFirst 扩展方法，该方法使用 yield return 语句来返回树形结构的深度优先遍历结果。

在 Main 方法中，我们创建了一个树形结构，然后使用 foreach 循环来遍历树形结构的深度优先遍历结果。

之所以使用扩展方法往往是因为，我们可以在不修改 TreeNode 类的情况下，为 TreeNode 类添加新的功能。

那么接下来我们希望在 C# 9 中默认为 TreeNode 类添加 DepthFirst 行为，这样我们就可以直接使用 foreach 循环来遍历树形结构的深度优先遍历结果了。

C# 9 中的 foreach 扩展

在 C# 9 中，我们可以使用 foreach 扩展来实现上面的需求。我们只需要在 TreeNode 类中添加一个 GetEnumerator 方法，该方法返回一个实现了 IEnumerable 接口的对象即可。

static class TreeExtensions
{
    public static IEnumerable<TreeNode> DepthFirst(this TreeNode root)
    {
        yield return root;
        foreach (var child in root.Children.SelectMany(DepthFirst))
        {
            yield return child;
        }
    }

    public static IEnumerator<TreeNode> GetEnumerator(this TreeNode root)
    {
        return root.DepthFirst().GetEnumerator();
    }
}

在上面的代码中，我们在 TreeNode 类中添加了一个 GetEnumerator 方法，该方法返回一个实现了 IEnumerable 接口的对象。这个对象就是我们在 DepthFirst 方法中使用 yield return 语句返回的结果。

现在我们可以直接使用 foreach 循环来遍历树形结构的深度优先遍历结果了。

foreach (var node in root)
{
    Console.WriteLine(node.Value);
}

总结

在 C# 9 中，我们可以使用 foreach 扩展来为类添加新的行为。在上面的示例代码中，我们为 TreeNode 类添加了 DepthFirst 行为，这样我们就可以直接使用 foreach 循环来遍历树形结构的深度优先遍历结果了。

参考资料

Extension GetEnumerator support for foreach loops^[1]

本文作者： newbe36524
本文链接： https://www.newbe.pro/ChatAI/0x013-Extension-foreach-in-csharp-9/
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参考资料

[1]

Extension GetEnumerator support for foreach loops: https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/proposals/csharp-9.0/extension-getenumerator?WT.mc_id=DX-MVP-5003606