LINQ 中枚举器的奇怪行为

Question

根据MS documentation，如果底层枚举源被修改，枚举器应该抛出 InvalidOperationEx。当我直接从 IEnumerable 获取枚举器时，这很有效。

问题：但是如果我从“查询数据结构”获取枚举器，然后修改源然后调用 MoveNext()，则不会抛出任何内容（参见代码）。

考虑以下代码：

public static void Main(string[] args)
    {
        var src = new List<int>() { 1, 2, 3, 4 };           
        var q = src.Where(i => i % 2 == 1);
        IEnumerable<int> nl = src;
        var enmLinq = q.GetEnumerator();
        var enmNonLinq = nl.GetEnumerator();

        src.Add(5); //both enumerators should be invalid, as underlying data source changed     

        try
        {   
            //throws as expected
            enmNonLinq.MoveNext();
        }
        catch (InvalidOperationException) 
        {
            Console.WriteLine("non LINQ enumerator threw...");
        }

        try
        {
            //DOES NOT throw as expected
            enmLinq.MoveNext();
        }
        catch (InvalidOperationException)
        {
            Console.WriteLine("enumerator from LINQ threw...");
        }

        //It seems that if we want enmLinq to throw exception as expected:
        //we must at least once call MoveNext on it (before modification)
        enmLinq.MoveNext();
        src.Add(6);
        enmLinq.MoveNext(); // now it throws as it should
    }

看来你必须先调用MoveNext()方法让它注意到底层源的变化。

为什么我认为会发生这种情况： 我认为这是因为“查询结构”给了你太懒惰的枚举器，而不是在 GetEnumerator() 上初始化，而是在第一次调用 MoveNext() 时初始化。

初始化是指将所有枚举器（从 WhereEnumerable、SelectEnumerable 等 LINQ 方法返回的结构）连接到真正的底层数据结构。

问题： 我是对的还是我错过了什么？ 您认为这是奇怪/错误的行为吗？

Answer 1

你是对的。

LINQ 查询不会在底层List<T> 上调用GetEnumerator，直到您在Where 返回的IEnumerable<T> 上调用MoveNext。

您可以在reference source 中看到MoveNext 是这样实现的：

public override bool MoveNext()
{
    switch (state)
    {
        case 1:
            enumerator = source.GetEnumerator();
            state = 2;
            goto case 2;
        case 2:
            while (enumerator.MoveNext())
            {
                TSource item = enumerator.Current;
                if (predicate(item))
                {
                    current = item;
                    return true;
                }
            }
            Dispose();
            break;
    }
    return false;
}

在“初始”状态（状态 1），它会首先在 source 上调用 GetEnumerator，然后再移动到状态 2。

Answer 2

文档仅声明execution is deferred until the object is enumerated either by calling its GetEnumerator method directly or by using foreach in Visual C# or For Each in Visual Basic。

由于缺少更多细节，LINQ 执行的查询可能会在第一次调用自己的GetEnumerator 或尽可能晚（例如第一次调用MoveNext）时在其源上调用GetEnumerator。

我不会假设任何特定的行为。

在实践中，实际实现（参见参考源中的Enumerable.WhereEnumerableIterator<TSource>）defers execution to the first call to MoveNext。

Answer 3

enmLinq 在第一次调用 MoveNext 之前不会实现。因此，在调用MoveNext 之前对src 所做的任何修改都不会影响enmLinq 的有效性。一旦你在enmLinq 上调用MoveNext - 枚举器就会被实现，因此src 上的任何更改都会导致后续MoveNext 调用出现异常。

Answer 4

你可以自己测试一下。

    public static void Main(string[] args)
    {
        var src = new List<int>() { 1, 2, 3, 4 };
        var q = src.Where(i =>
        {
            Output();
            return i % 2 == 1;
        }
        );

        IEnumerable<int> nl = src;
        var enmLinq = q.GetEnumerator();
        var enmNonLinq = nl.GetEnumerator();

        src.Add(5); //both enumerators should be invalid, as underlying data source changed     

        try
        {
            //throws as expected
            enmNonLinq.MoveNext();
        }
        catch (InvalidOperationException)
        {
            Console.WriteLine("non LINQ enumerator threw...");
        }

        try
        {
            //DOES NOT throw as expected
            // Output() is called now.
            enmLinq.MoveNext();
        }
        catch (InvalidOperationException)
        {
            Console.WriteLine("enumerator from LINQ threw...");
        }

        //It seems that if we want enmLinq to throw exception as expected:
        //we must at least once call MoveNext on it (before modification)
        enmLinq.MoveNext();
        src.Add(6);
        enmLinq.MoveNext(); // now it throws as it should
    }

    public static void Output()
    {
        Console.WriteLine("Test");
    }

当你运行程序时，你会看到“Test”直到你调用你的第一个 MoveNext 之后才会输出到控制台，这发生在最初修改源之后。