Linq 的 IEnumerable.Select 是否返回对原始 IEnumerable 的引用？

Question

我试图在我的代码中克隆一个 List，因为我需要将该 List 输出到其他代码，但原始引用将在稍后被清除。所以我有了使用Select扩展方法来创建一个对相同元素的IEnumerable的新引用的想法，例如：

List<int> ogList = new List<int> {1, 2, 3};
IEnumerable<int> enumerable = ogList.Select(s => s);

现在在ogList.Clear() 之后，我惊讶地发现我的新枚举也是空的。

所以我开始在 LINQPad 中摆弄，发现即使我的 Select 返回完全不同的对象，行为也是一样的。

List<int> ogList = new List<int> {1, 2, 3};
IEnumerable<int> enumerable = ogList.Select(s => 5); // Doesn't return the original int
enumerable.Count().Dump(); // Count is 3
ogList.Clear();
enumerable.Count().Dump(); // Count is 0!

请注意，在 LINQPad 中，Dump()s 等效于 Console.WriteLine()。

现在可能我首先需要克隆列表是由于糟糕的设计，即使我不想重新考虑设计，我也可以轻松正确地克隆它。但这让我想到了 Select 扩展方法实际上做了什么。

根据documentation为Select：

这个方法是通过延迟执行来实现的。立即返回值是一个存储执行操作所需的所有信息的对象。在通过直接调用其 GetEnumerator 方法或使用 Visual C# 中的 foreach 或 Visual Basic 中的 For Each 枚举对象之前，不会执行此方法表示的查询。

然后我尝试在清除之前添加此代码：

foreach (int i in enumerable)
{
    i.Dump();
}

结果还是一样。

最后，我尝试了最后一件事来确定我的新枚举中的引用是否与旧枚举相同。我没有清除原始列表，而是这样做了：

ogList.Add(4);

然后我打印出我的可枚举（“克隆”的）的内容，期望在它的末尾看到“4”。相反，我得到了：

5
5
5
5 // Huh?

现在我别无选择，只能承认我不知道 Select 扩展方法在幕后是如何工作的。怎么回事？

Answer 1

List/List<T> 用于所有意图和目的的花哨的可调整大小的数组。他们拥有并保存值类型的数据，例如您的 int 或对内存中引用类型数据的引用，并且他们始终知道自己拥有多少项。

IEnumerable/IEnumerable<T> 是不同的野兽。他们提供不同的服务/合同。 IEnumerable 是虚构的，它不存在。它可以凭空创建数据，无需物理支持。他们唯一的承诺是他们有一个名为GetEnumerator() 的公共方法，它返回一个IEnumerator/IEnumerator<T>。 IEnumerator 做出的承诺很简单： 当您决定需要时，某些项目可能可用或不可用。这是通过IEnumerator 接口具有的一个简单方法实现的：bool MoveNext() - 当枚举完成时返回false，如果实际上有一个新项目需要返回，则返回true。您可以通过IEnumerator 接口具有的属性读取数据，方便地称为Current。

回到您的观察/问题：就您示例中的 IEnumerable 而言，它甚至不会考虑数据，除非您的代码告诉它获取一些数据。

当你写作时：

List<int> ogList = new List<int> {1, 2, 3};
IEnumerable<int> enumerable = ogList.Select(s => s);

你是说：听着IEnumerable，我可能会在未来的某个时候来找你要一些东西。我会告诉你什么时候需要它们，现在坐下来，什么也不做。使用Select(s => s)，您在概念上定义了从 int 到 int 的恒等投影。

您编写的 select 的一个非常粗略的简化非现实实现是：

IEnumerable<T> Select(this IEnumerable<int> source, Func<int,T> transformer) something like
{
    foreach (var i in source) //create an enumerator for source and starts enumeration
    {
        yield return transformer(i); //yield here == return an item and wait for orders
    }
}

（这解释了为什么在期望 for 时得到 5，您的变换是 s => 5）

对于值类型，例如您的案例中的整数：如果要克隆列表，请使用通过 List 实现的枚举结果克隆整个列表或其中的一部分以供将来枚举。这样，您创建的列表是原始列表的克隆，与原始列表完全分离：

IEnumerable<int> cloneOfEnumerable = ogList.Select(s => s).ToList();

稍后编辑：当然 ogList.Select(s => s) 等价于 ogList。我将把投影留在这里，就像问题中一样。

您在这里创建的是：来自可枚举结果的列表，通过IEnumerable<int> 接口进一步使用。考虑到我上面所说的关于IList 与IEnumerable 的性质，我更愿意写/读：

IList<int> cloneOfEnumerable = ogList.ToList();

注意：小心引用类型。 IList/List 不承诺保持对象“安全”，它们可以在所有 IList 关心的情况下变为 null。如果需要，请使用关键字：深度克隆。

注意：当心无限或不可回退的 IEnumerables

Answer 2

提供的答案解释了为什么您没有获得克隆列表（由于某些 LINQ 扩展方法的延迟执行）。

但是，请记住，list.Select(e => e).ToList() 只有在处理诸如int 之类的值类型时才会得到真正的克隆。

如果您有一个引用类型列表，您将收到一个对现有对象的引用的克隆列表。在这种情况下，您应该考虑solutions provided here for deep-cloning 或我最喜欢的here 之一（可能受对象内部结构的限制）。

Answer 3

您必须知道，实现IEnumerable 的对象本身不必是集合。它是一个可以获取实现IEnumerator 的对象的对象。一旦你有了枚举器，你就可以请求第一个元素和下一个元素，直到没有更多的下一个元素。

每个返回 IEnumerable 的 LINQ 函数都不是序列本身，它只允许您请求枚举数。如果你想要一个序列，你必须使用ToList。

还有几个其他 LINQ 函数不返回 IEnumerable，但例如 Dictionary，或仅返回一个元素（FirstOrDefault()、Max()、Single()、Any()。这些函数将从IEnumerable 获取枚举器并开始枚举，直到它们有结果。Any 只需检查您是否可以开始枚举。Max 将枚举所有元素并记住最大的元素。等等。

您必须注意：只要您的 LINQ 语句是 IEnumerable 某事，您的源序列就不会被访问。如果您在开始枚举之前更改了源序列，则枚举将覆盖您更改的源序列。

如果您不希望这样做，则必须在更改源之前进行枚举。通常这将是ToList，但也可以是任何非延迟函数：Max()、Any()、FirstOrDefault() 等。

List<TSource> sourceItems = ...
var myEnumerable = sourceItems
    .Where(sourceItem => ...)
    .GroupBy(sourceItem => ...)
    .Select(group => ...);

// note: myEnumerable is an IEnumerable, it is not a sequence yet.
var list1 = sourceItems.ToList();         // Enumerate over the sequence
var first = sourceItems.FirstOrDefault(); // Enumerate and stop after the first

// now change the source, and to the same things again
sourceItems.Clear();
var list1 = sourceItems.ToList();         // returns empty list
var first = sourceItems.FirstOrDefault(); // return null: there is no first element

因此，每个不返回 IEnumerable 的 LINQ 函数都将开始枚举 sourceItems，因为序列是在您开始枚举的那一刻。 IEnumerable 不是序列本身。

Answer 4

这是一个可枚举的。

var enumerable = ogList.Select(s => s);

如果您遍历此枚举，LINQ 将依次遍历原始结果集。每一次。如果您对原始可枚举进行任何操作，结果也将反映在您的 LINQ 调用中。

如果您需要冻结数据，请将其存储在列表中：

var enumerable = ogList.Select(s => s).ToList();

现在您已经制作了副本。遍历此列表不会触及原始可枚举。