C# 2.0 規範深度解析：迭代器機制詳解（上）

迭代器區塊

迭代器區塊是產生有序值序列的語句區塊，透過 yield return 產生下一個值，yield break 結束迭代。可用於方法本體、運算子本體、存取子本體，前提是回傳型別為列舉器（IEnumerator/IEnumerator<T>）或可列舉（IEnumerable/IEnumerable<T>）介面。

限制條件

• 不可有 ref/out 參數
• 區塊內不可使用 return（只能用 yield return）
• 不可包含 unsafe 內容（即使外層為 unsafe）

列舉器與可列舉介面

• 列舉器介面：System.Collections.IEnumerator 及 System.Collections.Generic.IEnumerator<T>
• 可列舉介面：System.Collections.IEnumerable 及 System.Collections.Generic.IEnumerable<T>

Yield 型別與 this 存取

迭代器區塊產生值的型別稱為 yield 型別：

• 回傳 IEnumerator/IEnumerable → yield 型別為 object
• 回傳 IEnumerator<T>/IEnumerable<T> → yield 型別為 T

this 在類別實例成員中視為值（型別為類別型別），在結構實例成員中視為變數（型別為結構型別，行為如 value 參數）。

列舉器物件生命週期與狀態機

呼叫回傳列舉器介面的迭代器方法時，不會立即執行程式碼，而是建立並回傳一個列舉器物件。該物件：

• 實作 IEnumerator、IEnumerator<T>、IDisposable
• 以實參值拷貝初始化
• 擁有四種狀態：before、running、suspended、after（初始為 before）
• 通常為編譯器產生的巢狀私有類別
• 不支援 IEnumerator.Reset（拋出 NotSupportedException）

MoveNext 狀態機邏輯

執行中斷四種方式

1. yield return：評估運算式→指派 Current→掛起（保存位置/變數）→狀態→suspended→回傳 true。finally 區塊不執行。
2. yield break：執行相關 finally→狀態→after→回傳 false。
3. 到達區塊結尾：狀態→after→回傳 false。
4. 例外傳播出區塊：執行 finally→狀態→after→例外繼續傳播。

Current 屬性

僅在 suspended 狀態有定義值（上次 MoveNext 設定）。其他狀態存取結果未定義。非 object yield 型別時，IEnumerable.Current 回傳值會轉型為 object。

Dispose 方法

• before → 狀態→after
• running → 未定義
• suspended → 狀態→running，執行 finally（視同最後 yield return 為 yield break）→狀態→after。若 finally 拋出例外，狀態→after 並傳播例外。
• after → 無作用

可列舉物件

回傳可列舉介面時，建立可列舉物件，實作 IEnumerable/IEnumerable<T>。其 GetEnumerator 回傳列舉器物件。可列舉物件也可同時實作列舉器介面（雙重角色），首次 GetEnumerator 回傳自身，後續回傳拷貝，確保各列舉器狀態獨立。