Powershell 数组扁平化是如何工作的？

Question

请注意：

C:\> $x = @(1)
C:\> $x = @($x,2)
C:\> $x = @($x,3)
C:\> $x = @($x,4)
C:\> $x = @($x,5)
C:\> $x.Length
2
C:\> @($x |% { $_ }).Length
3
C:\> $x


Length         : 2
LongLength     : 2
Rank           : 1
SyncRoot       : {System.Object[] 2, 3}
IsReadOnly     : False
IsFixedSize    : True
IsSynchronized : False
Count          : 2

4
5


C:\>

我预计管道会压平列表。但这并没有发生。我究竟做错了什么？

Answer 1

我预计管道会压平列表。

• PowerShell枚举数组（列表）以及（大多数）可枚举数据类型，即将其元素一一发送到成功输出流（管道充当管道）。

  • 如果一个元素本身恰好是另一个可枚举的，则它也不会被枚举。

  • 将 PowerShell 中的输出概念化为不确定长度的对象流比将其视为数组（列表）及其展平更好- 请参阅底部部分。

• 另外，仅在用于显示格式期间，可枚举数被枚举为两层深度，因此在视觉上您无法区分@(1, 2)（枚举的数组，导致输出两个整数）和Write-Output -NoEnumerate @(1, 2)（作为输出的数组）单个对象） - 即使在数据输出方面这些命令有所不同。

  • 这种仅用于显示的嵌套枚举在第二层停止，因此该层的任何元素都会按照其本身的格式进行格式化，即使它碰巧是另一个可枚举的元素；例如，对于数组，该数组根据给定对象的常用 PowerShell 规则进行格式化：因为 .NETArray类型具有超过 4 个属性，因此Format-List隐式应用格式化，从而导致逐行显示Array实例的属性，如下例所示：

    # The 2nd element - a nested array - is formatted as a whole.
    PS> Write-Output -NoEnumerate @(1, @(2))
    1
    
    Length         : 1
    LongLength     : 1
    Rank           : 1
    SyncRoot       : {2}
    IsReadOnly     : False
    IsFixedSize    : True
    IsSynchronized : False
    Count          : 1
    

将上述内容应用于您的具体示例：

# Your nested array.
$x = @(1); $x = @($x,2); $x = @($x,3); $x = @($x,4); $x = @($x,5)

要可视化生成的嵌套数组，请将其传递给ConvertTo-Json：

PS> ConvertTo-Json -Depth 4 $x

[
  [
    [
      [
        [
          1
        ],
        2
      ],
      3
    ],
    4
  ],
  5
]

这告诉我们，您已经创建了一个两元素数组，其第一个元素恰好是一个嵌套数组，它本身包含两个元素，其中第一个元素包含另一个嵌套数组。

• 因此，$x.Length输出2.

• @($x | % { $_ }).Length输出3的原因如下：

  • 发送$x到管道运算符|会枚举其元素，并且输出每个元素（通过( ) 脚本块$_中）会导致每个元素也被枚举（如果它恰好是一个数组）。%ForEach-Object
  • 因此，嵌套在 的第一个元素内的双元素数组的元素$x被单独输出，然后是5、 的第二个元素$x，总共产生三个输出对象。
  • 在数组 ( @(...)) 中捕获这些输出对象会创建一个三元素数组，其.Length报告3.

由输出本身产生的用于显示的表示$x遵循上面的解释。

背景资料：

• PowerShell管道是成功输出流的管道，成功输出流是不确定长度的对象流，并且仅当捕获该流时- 在分配给变量( $var = ...) 或使命令输出参与表达式的上下文中（例如(...).Foo) -数组的概念是否进入了图片：

  • 如果输出流恰好只包含一个对象，则该对象将按原样捕获。
  • 否则，PowerShell 引擎必然会捕获集合中的多个对象，该集合是一个[object[]]类型数组。

• 因此，输出流没有数组的概念，最终会导致用数组及其扁平化来讨论它会造成混乱。

  • 请注意，输出流（管道）不仅在使用管道运算符( |)在命令之间显式传输数据时使用，...

  • ...它也可以被任何单个命令隐式使用来发送其输出。

  • 但是，它不用于表达式（单独），例如1 + 2or [int[]] (1, 2, 3)（命令是任何 cmdlet、函数、脚本、脚本块或外部程序）或将参数传递给命令时。

    • 也就是说，如果您将表达式的结果发送到命令 via |（仅当表达式是第一个管道段时才有效），则会再次涉及管道，并且通常的枚举行为（下面讨论）适用于表达式的结果；例如[int[]] (1, 2, 3) | ForEach-Object { 1 + $_ }

    • 也许令人惊讶的是，@(...)and$(...)运算符的使用总是涉及管道，因此即使在其中包含独立表达式也会导致枚举（和重新收集）；例如，@([int[]] (1, 2, 3)).GetType().Namereports Object[]( [object[]])，因为枚举了强类型[int[]]数组，并且结果收集在常规 PowerShell 数组中。
      唯一的例外是数组文字，例如@(1, 2, 3)，其中（在 PowerShell 版本 5 及更高版本中）此行为已被优化掉。
      相比之下，该(...)运算符不枚举表达式结果。

• 默认情况下，将一个数组输出到成功输出流（更一般地说，是实现接口^[1]的大多数.NET 类型的实例），会导致它被枚举，即它的元素被一一发送。IEnumerable

  • 因此，输出数组与捕获输出是否也会产生（新）数组之间没有保证的关系。

  • 值得注意的是，输出单个对象与输出包装在（单元素）数组中的单个对象没有区别。

• 将数组（集合）作为一个整体发送到管道需要额外的工作：

  • 要么使用Write-Output -NoEnumerate

    # -> 1, because only *one* object was output, the array *as a whole*
    (Write-Output -NoEnumerate @(1, 2) | Measure-Object).Count
    

  • 或者- 更晦涩但更有效的是，使用 的一元形式,（数组构造函数运算符 ），以便将数组包装在辅助临时数组中，然后该数组的枚举将原始数组输出为单个对象：

    (, @(1, 2) | Measure-Object).Count # -> 1
    

^{[1] 有关 PowerShell 认为可枚举的类型的摘要（既排除已实现的选定类型IEnumerable，又包括未实现的类型），请参阅此答案的底部部分。}