C# 2.0 新特性深度解析（五）：迭代器編譯器實作與狀態機機制

迭代器編譯器生成架構

含 `yield return` 的方法/屬性，編譯器生成巢狀類別實作 `IEnumerator`：

// 原始碼
public IEnumerator GetEnumerator()
{
    yield return "New York";
    yield return "Paris";
    yield return "London";
}

// 編譯器生成偽代碼
public class MyCollection : IEnumerable
{
    public IEnumerator GetEnumerator()
    {
        var impl = new GetEnumerator$0003__IEnumeratorImpl();
        impl.<this> = this;
        return impl;
    }

    private class GetEnumerator$0003__IEnumeratorImpl : IEnumerator
    {
        public MyCollection <this>;
        string $_current;
        // 狀態機欄位...
        public string Current => $_current;
        public bool MoveNext() { /* 狀態機邏輯 */ }
        public void Dispose() { /* 清理 */ }
    }
}

狀態機運作原理

• 每次 `foreach` 呼叫 `GetEnumerator()` 建立新迭代器實例（狀態重置）。
• `MoveNext()` 從上一個 `yield return` 繼續執行，透過整數狀態欄位跳轉。
• 多個 `yield return` 依出現順序串聯成狀態遷移圖。
• 迭代器物件不跨 `foreach` 保持狀態，重新 `foreach` 安全。
• 因此 `IEnumerable` 無 `Reset()` 方法（由新實例替代）。

關鍵欄位

• `<this>`：外部類別參考，存取成員用。
• `$_current`：當前產生值。
• 狀態整數：追蹤執行進度（-1=未開始, 0=首個yield, 1=第二個...）。
• `Dispose()`：釋放非托管資源（如檔案控制碼），`foreach` 結束自動呼叫。

實務啟示

• 理解狀態機有助診斷 `yield` 在 `try/finally` 中的行為（`finally` 在 `Dispose` 執行）。
• 避免在緊迴圈中頻繁建立迭代器（如逐行讀取大檔），改用手寫 `IEnumerator` 複用實例。
• 編譯器生成名稱含 `$`、`<>` 非法識別碼，反射取得時需過濾。