yield return
一次被yield return坑的历程。
事情的经过是这样的:
我用C#写了一个很简单的一个通过迭代生成序列的函数。

- public static IEnumerable<T> Iterate<T>(this Func<T, T> f, T initVal, int length)
- {
- Checker.NullCheck(nameof(f), f);
- Checker.RangeCheck(nameof(length), length, 0, int.MaxValue);
- var current = initVal;
- while (--length >= 0)
- {
- yield return (current = f(current));
- }
- }

其中NullCheck用于检查参数是否为null,如果是则抛出ArgumentNullException异常。
对应的,我写了如下单元测试代码去检测这个异常。

- public void TestIterate()
- {
- Func<int, int> f = null;
- Assert.Throws<ArgumentNullException>(() => f.Iterate(1, 7));
- // Other tests
- }

但是,这个测试出乎意料的fail了。
一开始,我以为是NullCheck函数的问题,可我把NullCheck直接换成了if语句,还是通不过。
后来我在Iterate函数下断点并调试。结果调试器根本没有停在断点上,直接运行完了测试。
我以为是我测试的方法不对,所以我不断的修改测试代码,甚至还一度以为是.NET的Unit Tests出了bug。
最终,我在这个测试代码发现了问题:

- Assert.Throws<ArgumentNullException>(() =>
- {
- var seq = f.Iterate(1, 7);
- foreach (int ele in seq)
- Console.WriteLine(ele);
- });

当我调试这个测试时,程序停在了我之前在Iterate函数上下的断点。
于是,我在 var seq = f.Iterate(1, 7); 上下断点,并逐步运行。这时我发现,当程序运行到 var seq = f.Iterate(1, 7); 时并不会进入Iterate函数;而是当程序运行到foreach语句后才进入。
这就要涉及到yield return的具体工作流程。当函数代码中出现yield return,调用这个函数会返回一个IEnumerable<T>或IEnumerator<T>对象,但是并不会执行函数体的任何代码。只有当你执行其返回的或调用返回对象的GetEnumerator方法得到的IEnumerator<T>对象的MoveNext()函数时,函数才会开始执行。
因此,上面两个Check并不会在函数调用时执行,而是在当你开始foreach的时候才执行。
这并不是我想要的结果。我希望在调用函数时就检查参数合法性,如果不合法便直接抛出异常。
解决这个问题有两种途径,一是把它拆成两个函数:

- public static IEnumerable<T> Iterate<T>(this Func<T, T> f, T initVal, int length)
- {
- Checker.NullCheck(nameof(f), f);
- Checker.RangeCheck(nameof(length), length, 0, int.MaxValue);
- return IterateWithoutCheck(f, initVal, length);
- }
- private static IEnumerable<T> IterateWithoutCheck<T>(this Func<T, T> f, T initVal, int length)
- {
- var current = initVal;
- while (--length >= 0)
- {
- yield return (current = f(current));
- }
- }

或者,你也可以将这个函数包装成一个类。

- class FunctionIterator<T> : IEnumerable<T>
- {
- private readonly Func<T, T> f;
- private readonly T initVal;
- private readonly int length;
- public FunctionIterator(Func<T, T> f, T initVal, int length)
- {
- Checker.NullCheck(nameof(f), f);
- Checker.RangeCheck(nameof(length), length, 0, int.MaxValue);
- this.f = f;
- this.initVal = initVal;
- this.length = length;
- }
- public IEnumerator<T> GetEnumerator()
- {
- T current = initVal;
- for (int i = 0; i < length; ++i)
- yield return (current = f(current));
- }
- System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
- {
- return GetEnumerator();
- }
- }

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