惰性評估示例 Fibonacci 數

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（我建議在 IL Disaambler 工具中反編譯生成的 .exe 檔案）：

C#編譯器生成一個實現 IEnumerable<BigInteger> 和 IEnumerator<BigInteger> 的類（ildasm 中的 <Fibonacci>d__0）。
該類實現了一個狀態機。狀態由方法中的當前位置和區域性變數的值組成。
最有趣的程式碼是 bool IEnumerator.MoveNext() 方法。基本上，MoveNext() 做什麼：
- 恢復當前狀態。像 prev 和 current 這樣的變數成為了我們類的領域（ildasm 中的 <current>5__2 和 <prev>5__1）。在我們的方法中，我們有兩個位置（<>1__state）：首先在開口大括號，第二個在 yield return。
- 執行程式碼直到下一個 yield return 或 yield break / }。
- 對於 yield return，結果值被儲存，因此 Current 屬性可以返回它。true 被退回。此時，為下一次 MoveNext 呼叫再次儲存當前狀態。
- 對於 yield break / } 方法，只返回 false 意味著迭代完成。

另請注意，第 10001 個數字長度為 468 個位元組。狀態機僅將 current 和 prev 變數儲存為欄位。如果我們想要儲存序列中從第一個到第 10000 個的所有數字，則消耗的記憶體大小將超過 4 兆位元組。因此，如果使用得當，延遲評估可以減少某些情況下的記憶體佔用。