C# 中的屈 yield 介紹—它是什麼、如何使用以及何時有用

C#中Yield關鍵字介紹

Tim首先介紹了yield關鍵字，並強調它對於首次遇到它的開發者來說常常令人困惑。他解釋了yield語句允許方法暫停執行、保留其狀態，然後在下一次調用時從中斷處繼續。 Tim強調理解yield對於高效處理資料至關重要，特別是在處理大型資料集或實現自定義迭代邏輯時。

建立簡單範例：類別Program和靜態Void Main

為了消除干擾，Tim在Visual Studio中創建了一個名為"YieldDemoApp"的簡單控制台應用程式。

Yield在C#中實際做了什麼

然後Tim深入理論。 在2:04，他描述了yield的行為：不再一次處理整個集合，yield語句保留了一個位置——就像把大拇指放進書中——以便執行可以暫停稍後恢復。

這種行為對於延遲執行至關重要，其中只有在需要時才會生成值，而不是預先計算所有內容。 Tim的描述清楚地奠定了理解yield return如何運作的基礎。

撰寫範例程式碼

在類別Program的靜態void Main方法中，他設置了基本的首尾訊息，例如"應用程式開始"和"應用程式結束"，使用Console.WriteLine，有助於清晰地可視化稍後使用foreach循環的流程。

這個初始的程式碼範例專注於yield實現，而不涉及任何UI複雜性。

創建PersonModel類

為了示範，Tim創建了一個具有FirstName和LastName屬性以及構造函數的PersonModel類。 當創建PersonModel物件時，會打印一條訊息，指出初始化的用戶。 這有助於可視化對象是在何時創建，何時被消耗。

這個簡單的生成程式碼步驟為使用自定義迭代器做好了準備。

構建具有傳統列表返回的DataAccess類

在5:06，Tim轉至具有返回IEnumerable的方法GetPeople的DataAccess類。 最初，返回值為一個由三個PersonModel實例（Tim Corey、Sue Storm和Jane Smith）填充的列表。

該迭代器方法在迭代開始之前立即將所有對象加載到內存中，這是一個重要點，Tim稍後將其與使用yield進行對比。

演示列表的內存使用

在運行foreach循環後，Tim展示了所有三個用戶都是在第一次讀取元素之前創建的。 這突出了一個處理大集合或大型資料集時的潛在問題——高內存使用。

Tim解釋說，如果我們有一千個用戶，甚至只需要少數，我們也會創建一千個對象，導致內存分配效率低下。

更改為Yield Return進行延遲執行

在10:01，Tim修改GetPeople使用yield return，而不是創建臨時集合（列表）。 每個yield return語句都直接一次發出一個PersonModel。

方法中的這段關鍵程式碼允許延遲評估，只有在foreach需要時才生成下一個元素。

Tim還澄清，方法的返回類型必須是IEnumerable，並且使用列表會打破延遲執行的目的。

除錯：編譯器如何生成Yield的程式碼

Tim使用斷點逐步檢查過程。 他表明在第一次MoveNext調用前，序列為空。 只有當foreach需要下一個值時，編譯器才會觸發迭代器塊並執行yield return num行，這會初始化並返回PersonModel。

Tim強調，編譯器在底層生成特別的狀態機來管理已暫停和已恢復的執行。

使用Yield Return的好處和效率

Tim解釋為何yield如此高效：

• 您可以一次檢索一條記錄。

• 您可以限制所需的int計數。

• 您可以避免將整個集合加載到記憶體中。

• 您提高了可擴展性，尤其是在處理大型檔案或資料流時。

通過使用LINQ的.Take(2)，Tim演示了即使存在三個yield return語句，只有兩個對象被初始化——強調了延遲執行的實際作用。

實際範例：使用Yield的質數生成器

Tim在Generators類中建立了一個新的靜態IEnumerable GetPrimeNumbers()方法。 在這個無限循環中，Tim使用輔助的IsPrimeNumber(int number)函數檢查質數性。 如果數字是質數，他將使用yield return number來發出它。

這個範例表明，yield在安全處理無限序列方面至關重要。

若沒有yield，程式碼將因無限制的記憶體消耗而崩潰。 然而，使用yield，延遲執行確保了數字是按需生成的。

使用Take()抓取質數

Tim然後展示如何安全地只抓取固定數量的質數：

var primeNumbers = Generators.GetPrimeNumbers().Take(10000);

var primeNumbers = Generators.GetPrimeNumbers().Take(10000);

這段程式碼寫在靜態void Main中，能有效抓取10,000個質數。

因為yield return逐一生成數字，所以記憶體使用量保持低。

自定義迭代：使用GetEnumerator和MoveNext

Tim更進一步解釋如何手動控制迭代。

他創建了var iterator = primeNumbers.GetEnumerator()，然後使用int i的for循環和調用iterator.MoveNext()手動抓取元素。

這種手動方法使自定義迭代成為可能——只有在需要時才請求下一個值，並顯示該方法精確地從上次暫停處恢復。

常見錯誤：在Yielded集合上使用ToList()

在36:45，Tim警告：將yield序列轉換為名單的.ToList()導致立即完全評估。

如果在無限序列上調用.ToList()，您有可能使您的應用程式崩潰。

Tim強調，yield return旨在進行延遲評估，調用.ToList()會打破這一模式，強迫完全記憶體實現。

在使用LINQ方法時，Tim建議謹慎考慮何時引入.ToList()。

總結：為何Yield是一個強大的工具

Tim以強調即使yield關鍵字會增加一點開銷（持有狀態機），但減少的記憶體使用和延遲評估的優勢，使其在處理以下情況時成為強大的工具：

• 大型資料集

• 大型檔案

• 自定義迭代器

• 無限序列

• 資料流。

• 延遲處理。

他建議在不同專案中練習yield，來加深對yield return的理解，並避免常見陷阱。

Tim最後邀請觀眾分享他們如何在實際代碼中使用yield。

結論

通過觀看Tim Corey的影片，我們看到yield關鍵字給C#帶來的巨大好處。 從創建自定義迭代器到高效管理大型集合，yield return允許函數返回更聰明且更具記憶體效能。 無論您是處理var number、var point、var reader、var connection，或者大型資料集，掌握yield可以顯著提升您的C#編碼技巧。

如果您還沒探索過使用yield，現在是透過簡單範例進行練習並更好地了解yield return在C#編譯器內部如何工作的最佳時機。 請務必查看Tim的官方YouTube頻道，以獲得更多有洞察力的影片。