C# 반복자(Iterator) 완벽 정리: yield return로 컬렉션 순회하기

반복자(Iterator)는 컬렉션(collection) 위에서 사용자가 정의한 방식으로 반복 작업을 수행하는 기능입니다. C#에서는 yield return 문을 사용하여 컬렉션의 각 요소를 한 번에 하나씩 반환할 수 있습니다.

반복자의 핵심 특징은 현재 위치를 기억한다는 점입니다. 즉, 호출이 중단되었다가 다시 실행될 때 처음부터 시작하는 것이 아니라, 마지막으로 반환한 요소의 다음 요소부터 이어서 반환합니다.

반복자의 동작 원리

메서드 내부에서 yield return을 만나면 해당 값을 호출자에게 반환하고 실행을 일시 중지합니다.
호출자가 다음 요소를 요청하면 중지된 지점부터 실행을 재개합니다.
반복자 메서드의 반환 타입은 IEnumerable<T> 또는 IEnumerator<T>여야 합니다.

예제 코드

아래 예제는 반복자 메서드 display()를 통해 배열의 요소를 하나씩 문자열로 변환하여 반환하는 코드입니다.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace Demo {
    class Program {
        public static IEnumerable<string> display() {
            int[] arr = new int[] {99,45,76};

            foreach (var val in arr) {
                yield return val.ToString();
            }
        }

        public static void Main(string[] args) {
            IEnumerable<string> ele = display();
            foreach (var element in ele) {
                Console.WriteLine(element);
            }
        }
    }
}

실행 결과

99
45
76

코드 상세 분석

1. 반복자 메서드 정의

위 예제에서 display() 메서드는 yield return 문을 사용해 배열의 요소를 한 번에 하나씩 반환합니다. 이때 정수 값은 ToString()으로 문자열로 변환되어 전달됩니다.

public static IEnumerable<string> display() {
    int[] arr = new int[] {99,45,76};

    foreach (var val in arr) {
        yield return val.ToString();
    }
}

2. 결과 저장 및 출력

반복자 메서드가 반환한 결과는 IEnumerable<string> 변수에 저장되며, foreach 루프를 통해 각 요소가 순차적으로 반복되면서 콘솔에 출력됩니다.

IEnumerable<string> ele = display();
foreach (var element in ele) {
    Console.WriteLine(element);
}

정리

C#의 반복자는 yield return만으로 지연 실행(lazy evaluation) 방식의 컬렉션 순회를 손쉽게 구현할 수 있게 해줍니다. 별도의 클래스를 만들어 IEnumerator 인터페이스를 직접 구현하지 않아도 되므로 코드가 간결해지고 가독성이 크게 향상됩니다. 대용량 데이터를 처리할 때 필요한 시점에만 요소를 생성하므로 메모리 효율성 측면에서도 유리합니다.