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我知道在.net 集合类型（或至少某些集合类型）中，当您对其进行迭代时，不允许修改集合。

例如在 List 类中存在这样的代码：

if (this.version != this.list._version)
 ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EnumFailedVersion);

但显然这是设计迭代器类的开发人员的决定，因为我可以提供一些实现IEnumerable，至少在底层集合被修改时不会抛出任何异常。

然后我有几个问题：

  • 为什么在迭代集合时不应该修改集合？

  • 是否可以创建一个支持在对其进行迭代时进行修改的集合，而不会出现任何其他问题？（注意：第一个答案也可以回答这个）

  • 当 C# 编译器生成Enumerator接口实现时会考虑到这种情况吗？

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为什么在迭代集合时不应该修改集合？

迭代时可以修改某些集合，因此它不是全局坏的。在大多数情况下，很难编写一个有效的迭代器，即使底层集合被修改也能正常工作。在许多情况下，迭代器编写者会说他们只是不想处理它。

在某些情况下，当底层集合发生变化时，迭代器应该做什么并不清楚。有些情况是明确的，但对于其他情况，不同的人会期望不同的行为。每当您处于这种情况时，这表明存在更深层次的问题（您不应该改变正在迭代的序列）

是否可以创建一个支持在对其进行迭代时进行修改的集合，而不会出现任何其他问题？（注意：第一个答案也可以回答这个）

当然。

考虑这个迭代器的列表：

public static IEnumerable<T> IterateWhileMutating<T>(this IList<T> list)
{
    for (int i = 0; i < list.Count; i++)
    {
        yield return list[i];
    }
}

如果您从基础列表中删除当前索引处或之前的项目，则迭代时将跳过项目。如果您在当前索引处或之前添加一个项目，则该项目将被复制。但是，如果您在迭代期间添加/删除超过当前索引的项目，那么就不会有问题。我们可以试着花点时间尝试查看是否从列表中删除/添加了一个项目并相应地调整索引，但它并不总是有效，因此我们无法处理所有情况。如果我们有类似的东西，ObservableCollection那么我们可以收到添​​加/删除及其索引的通知并相应地调整索引，从而允许迭代器处理底层集合的变异（只要它不在另一个线程中）。

由于 an 的迭代器ObservableCollection可以知道添加/删除任何项目的时间以及它们的位置，因此它可以相应地调整其位置。我不确定内置迭代器是否正确处理突变，但这里有一个可以处理底层集合的任何突变：

public static IEnumerable<T> IterateWhileMutating<T>(
    this ObservableCollection<T> list)
{
    int i = 0;
    NotifyCollectionChangedEventHandler handler = (_, args) =>
    {
        switch (args.Action)
        {
            case NotifyCollectionChangedAction.Add:
                if (args.NewStartingIndex <= i)
                    i++;
                break;
            case NotifyCollectionChangedAction.Move:
                if (args.NewStartingIndex <= i)
                    i++;
                if (args.OldStartingIndex <= i) //note *not* else if
                    i--;
                break;
            case NotifyCollectionChangedAction.Remove:
                if (args.OldStartingIndex <= i)
                    i--;
                break;
            case NotifyCollectionChangedAction.Reset:
                i = int.MaxValue;//end the sequence
                break;
            default:
                //do nothing
                break;
        }
    };
    try
    {
        list.CollectionChanged += handler;
        for (i = 0; i < list.Count; i++)
        {
            yield return list[i];
        }
    }
    finally
    {
        list.CollectionChanged -= handler;
    }
}

  • 如果一个项目从序列中的“早期”中删除，我们会正常继续而不跳过一个项目。

  • 如果在序列中“更早”添加了一个项目，我们将不会显示它，但我们也不会显示其他项目两次。

  • 如果一个项目从当前位置之前移动到之后，它将显示两次，但不会跳过或重复其他项目。如果一个项目从当前位置之后移动到当前位置之前，它将不会显示，但仅此而已。如果一个项目从集合中的后一个位置移动到另一个位置，则没有问题，移动将在结果中看到，如果它从较早的位置移动到另一个较早的位置，一切都很好，移动迭代器不会“看到”。

  • 更换物品不是问题；但是，只有在当前位置“之后”时才能看到它。

  • 重置集合会导致序列在当前位置优雅地结束。

请注意，此迭代器不会处理具有多个线程的情况。如果另一个线程在另一个线程迭代时改变了集合，则可能会发生不好的事情（项目被跳过或重复，甚至出现异常，例如索引超出范围异常）。这确实允许在迭代期间发生突变，其中要么只有一个线程，要么只有一个线程正在执行移动迭代器或改变集合的代码。

当 C# 编译器生成 Enumerator 接口实现时会考虑到这种情况吗？

编译器不生成接口实现；一个人会。

于 2013-01-29T17:58:57.937 回答
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不允许在迭代集合时修改集合的一个重要原因是，如果集合中的元素被删除或插入新元素，它将导致迭代中断。（在集合中迭代工作的地方插入或删除了一个元素；现在下一个元素是什么？新的停止条件是什么？）

于 2013-01-29T17:07:24.317 回答
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一个原因是线程安全。如果另一个线程正在添加到列表中，则无法保证迭代器List<T>以正确的方式从 a 的后备数组中读取，这可能会导致重新分配到新数组。

值得注意的是，即使枚举List<T>使用for循环也表现出这种缺乏线程安全性。

从JaredPar 的这篇博客文章中，他创建了一个ThreadSafeList<T>类：

该集合不再实现 IEnumerable。IEnumerable 仅在集合未在后台更改时才有效。以这种方式构建的集合无法轻松实现此保证，因此将其删除。

值得一提的是，并非所有的实现都IEnumerable不允许在枚举期间进行修改。并发集合可以，因为它们提供线程安全保证。

于 2013-01-29T17:07:02.693 回答
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也许您可以这样做，但这将是超出 IEnumerable 和 IEnumerator 接口意图的意外行为。

IEnumerable.GetEnumerator

只要集合保持不变，枚举数就保持有效。如果对集合进行了更改，例如添加、修改或删除元素，则枚举器将不可恢复地失效，并且其行为未定义。

这避免了像 LinkedList 这样的集合的问题。假设您有一个包含 4 个节点的链表，并且您迭代到第二个节点。然后改变链表，将第二个节点移动到链表的头部，将第三个节点移动到链表的尾部。到那时，对您的枚举器进行下一步甚至意味着什么？可能的行为将是模棱两可的，不容易猜到。当您通过其接口处理对象时，您不必考虑底层类是什么，以及该类及其枚举器是否允许修改。接口说修改使枚举器无效，所以事情应该是这样的。

于 2013-01-29T17:32:05.737 回答
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使用 yield 语句加载您要修改的元素并在事后这样做

如果您必须在迭代时修改集合（如果它可以被索引），请使用 for 循环并取消对象与循环声明的关联......但是您要确保在循环周围使用 lock 语句以确保您是唯一一个操纵对象的人......并且您在循环的下一次传递中牢记自己的操作......

于 2013-01-29T17:20:55.220 回答