惰性评估示例 Fibonacci 数

Created: November-22, 2018

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Numerics; // also add reference to System.Numberics

namespace ConsoleApplication33
{
    class Program
    {
        private static IEnumerable<BigInteger> Fibonacci()
        {
            BigInteger prev = 0;
            BigInteger current = 1;
            while (true)
            {
                yield return current;
                var next = prev + current;
                prev = current;
                current = next;
            }
        }

        static void Main()
        {
            // print Fibonacci numbers from 10001 to 10010
            var numbers = Fibonacci().Skip(10000).Take(10).ToArray();
            Console.WriteLine(string.Join(Environment.NewLine, numbers));
        }
    }
}

它是如何工作的（我建议在 IL Disaambler 工具中反编译生成的 .exe 文件）：

C#编译器生成一个实现 IEnumerable<BigInteger> 和 IEnumerator<BigInteger> 的类（ildasm 中的 <Fibonacci>d__0）。
该类实现了一个状态机。状态由方法中的当前位置和局部变量的值组成。
最有趣的代码是 bool IEnumerator.MoveNext() 方法。基本上，MoveNext() 做什么：
- 恢复当前状态。像 prev 和 current 这样的变量成为了我们类的领域（ildasm 中的 <current>5__2 和 <prev>5__1）。在我们的方法中，我们有两个位置（<>1__state）：首先在开口大括号，第二个在 yield return。
- 执行代码直到下一个 yield return 或 yield break / }。
- 对于 yield return，结果值被保存，因此 Current 属性可以返回它。true 被退回。此时，为下一次 MoveNext 调用再次保存当前状态。
- 对于 yield break / } 方法，只返回 false 意味着迭代完成。

另请注意，第 10001 个数字长度为 468 个字节。状态机仅将 current 和 prev 变量保存为字段。如果我们想要保存序列中从第一个到第 10000 个的所有数字，则消耗的内存大小将超过 4 兆字节。因此，如果使用得当，延迟评估可以减少某些情况下的内存占用。