探究foreach对于迭代变量的封装性的研究

众所周知教科书上对于foreach之中的注释是在遍历过程中无法改变其遍历的元素
例如声明一个数组

 int[] ii={0,1,2,3};
            foreach(int m in ii){
                m = 3;//错误        “m”是一个“foreach 迭代变量”，无法为它赋值
                Console.WriteLine(m);

            }

由上面可以知道，我们无法改变数组里面的值，但是foreach语句是为了集合而创建的，数组只是集合的一种，而其他集合会是怎么样的呢？
C#里面为我们创建好了好几个集合类，List<T> ,Array等都是集合，现在我们就使用List<T>作为集合来验证我们的想法，现在我们来创建一个类型声明为Product类。

 public class Product
    {
        public int Id { set; get; }
        public string Name { set; get; }
        public string Code { set; get; }
        public String Category { get; set; }
        public decimal Price { get; set; }
        public DateTime ProductDate { get; set; }
        public override string ToString()
        {
            return String.Format("{0}{1}{2}{3}{4}{5}", this.Id.ToString().PadLeft(3), this.Name.PadLeft(11), this.Code.PadLeft(11), this.Category.PadLeft(7), this.Price.ToString().PadLeft(8), this.ProductDate.ToString("yyyy-M-d").PadLeft(13));
        }

       }

在这个类里面我们重写了ToString方法以便我们能更好看到输出结果。
现在我们声明一个实例。

 Product pr = new Product();
            pr.Id = 1;
            pr.Name = "肥皂";
            pr.Price = 1M;

            pr.ProductDate = DateTime.Parse("2015-02-14");
            pr.Code = "0001";
            pr.Category = "日用品";

　　将pr加入到集合List中

 List<Product> list = new List<Product>();
            list.Add(pr);

　　然后我们遍历它

 foreach (Product prd in list)
                       {
                           Console.WriteLine(prd.ToString());
                       }

　　                    输出结果是

Id    商品名  产品代号   种类        价格     生产日期
  0     肥皂    0001       日用品      1        2015-2-14

　　 我们尝试在遍历修改一下迭代变量

foreach (Product prd in list)
                       {
                           Console.WriteLine(prd.ToString());
                       }
                       foreach (Product prd in list)
                       {
                           prd.Id = 2;
                          
                           Console.WriteLine(prd.ToString());
                       
                       }

　　输出结果是

Id    商品名  产品代号   种类        价格     生产日期
0     肥皂    0001       日用品      1        2015-2-14
2     肥皂    0001       日用品      1        2015-2-14

　　

修改成功了，成功改变了迭代变量的元素，我们此时将pr.Id输出发现pr的Id也被修改成2了，这是为什么了？
我们修改prd的元素不但没报错，还改变了原始值。难道是因为我们修改的是prd.Id而不是prd所以我们成功了吗？
那好我们再次修改将Product类修改成为一个结构（将public class Product成 public struct Product）。再次运行上面的代码，发现连编译都通过不了。显示““prd”是一个“foreach 迭代变量无法为它赋值””。
现在来通过分析集合类的结构来解释这个问题，集合类如果要使用foreach方法必须包含“GetEnumerator”的公共定义，而该方法的返回值是一个Enmerator<T>，用通俗的话来讲就是一个结合类要调用这个foreach方法C#要求它能得到一个枚举器，这个枚举器是一个类型，他必须要有 bool MoveNext()方法， T Current返回T类型的一个属性， void Reset()方法。我们每次使用foreach方法，都要调用这个枚举器类型的方法，我们使用Current属性返回当前迭代的变量，因为Current属性只有get方法所以只能得到Product的实例里面的值，当我们想给迭代变量赋值时就会报错，因为我们没有set方法。但是为什么我们却可以修改Product类中字段，而不可修改Product结构中的字段呢？这里牵涉到值类型和引用类型在内存中存贮的差异，简单来说，我们在堆上如果存在两个变量，一个是值类型，一个是引用类型，当我们对值类型变量（也就是结构）做出prd.Id时，我们现在的位置还是在堆上这个值类型实例的位置，我们如果只有get方法只能得到其值无法修改，但是如果我们是一个引用类型，当我们对引用类型实例（也就是类）做出prd.Id时，因为引用类型变量存贮的只是一个地址，我们prd.Id的位置会直接转移到实例的字段，而不是这个变量上面，所以我们使用prd.Id并不是得到迭代变量，而是得到迭代变量的实例上面。
仔细想想其实这就是因为一个引用类型A的成员如果包含了值类型成员B和引用类型成员C时，这个A类型的实例，如果要阻止修改A类型实例a，那么a里面值类型B的实例b不能修改，因为b就贮存在a里面，而a里面引用类型C的实例c却可以修改，因为a里面就贮存了实例c的地址，修改实例c里面的内容并不会修改a里面实例c的地址。
下面是product的集合类productCollection的代码，代码出自前辈张子阳的博客。大家感兴趣可以了解一下。

#region product集合类型
    public class ProductCollection : IEnumerable<Product>
    {
        //使用哈希表存贮Product
        private Hashtable table;

        /// <summary>
        /// 构造函数可以添加Product类实例
        /// </summary>
        /// <param name="array">Product实例</param>
        public ProductCollection(params Product[] array)
        {
            table = new Hashtable();
            foreach (Product pp in array)
            {
                this.Add(pp);
            }
        }


        /// <summary>
        /// 索引器
        /// </summary>
        /// <param name="index"></param>
        /// <returns></returns>
        public Product this[int index]
        {
            get 
            {
                string selected = getKey(index);
                return table[selected] as Product;
                
                
            }
            set
            {
                string selected = getKey(index);
                table[selected] = value;

            }
          
        }

        public Product this[string key]
        {
            get
            {
                String selected = getKey(key);
                return table[selected] as Product;
            }
            set
            {
                string selected = getKey(key);
                table[selected] = value;
            }
           
        }
        private string getKey(int index)
        {
            if (index < 0 || index >= table.Count)
            {
                throw new Exception("索引超过范围！");

            }
            int i = 0;
            string selected = "";
            foreach (string item in table.Keys)
            {
                if (i == index)
                {
                    selected = item;
                    break;
                }
                i++;

            }
            return selected;
        }

        private string getKey(string key)
        {
            foreach (string k in table.Keys)
            {
                if (key == k) return k;
            }
            throw new Exception("不存在该键值");
        }
        public void Add(Product item)
        {
            foreach (string key in table.Keys)
            {
                if (key == item.Code)
                {
                    throw new Exception(item.Code + "产品代码不能重复");
                }
            }
            table.Add(item.Code, item);
        }
        public int Count
        {
            get
            {
                return table.Count;
            }
        }
   
        public void Insert(int index, Product item)
        {

        }
        public void Remove(Product item)
        {

        }
         /// <summary>
        /// 返回一个枚举器
        /// </summary>
        /// <returns>枚举器</returns>

        public IEnumerator<Product> GetEnumerator()
        {
            return new ProductEnumerator(this);
        }
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return new ProductEnumerator(this);
        }
        public class ProductEnumerator : IEnumerator<Product>
        {

            public readonly ProductCollection collection;
            private int index;
            public ProductEnumerator(ProductCollection collection)
            {
                this.collection = collection;

                index = -1;
            }
            public Product Current
            {
                get
                {
                    return collection[index];
                }
              
            }
            object IEnumerator.Current
            {
                get
                {
                    return collection[index];
                }
              
            }
            public bool MoveNext()
            {
                index++;
                if (index >= collection.Count)
                {
                    return false;

                }
                else return true;
            }
            public void Reset()
            {
                index = -1;
            }
            public void Dispose()
            {

            }

        }
    }

     #endregion