where vs. foreach with if - 为什么不同的结果？

Question

这段代码

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

namespace ConsoleApplication
{
    internal class Program
    {
        public static void Main()
        {
            var values = new[] {1, 2, 3, 3, 2, 1, 4};
            var distinctValues = GetDistinctValuesUsingWhere(values);
            Console.WriteLine("GetDistinctValuesUsingWhere No1: " + string.Join(",", distinctValues));
            Console.WriteLine("GetDistinctValuesUsingWhere No2: " + string.Join(",", distinctValues));
            distinctValues = GetDistinctValuesUsingForEach(values);
            Console.WriteLine("GetDistinctValuesUsingForEach No1: " + string.Join(",", distinctValues));
            Console.WriteLine("GetDistinctValuesUsingForEach No2: " + string.Join(",", distinctValues));
            Console.ReadLine();
        }

        private static IEnumerable<T> GetDistinctValuesUsingWhere<T>(IEnumerable<T> items)
        {
            var set=new HashSet<T>();
            return items.Where(i=> set.Add(i));
        }

        private static IEnumerable<T> GetDistinctValuesUsingForEach<T>(IEnumerable<T> items)
        {
            var set=new HashSet<T>();
            foreach (var i in items)
            {
                if (set.Add(i))
                    yield return i;
            }
        }
    }
}

产生以下输出：

GetDistinctValuesUsingWhere No1: 1,2,3,4

GetDistinctValuesUsingWhere No2：

GetDistinctValuesUsingForEach No1: 1,2,3,4

GetDistinctValuesUsingForEach No2: 1,2,3,4

我不明白为什么在“GetDistinctValuesUsingWhere No2”行中没有得到任何值。

谁能给我解释一下？

更新在 Scott 回答后，我将示例更改为以下内容：

       private static IEnumerable<T> GetDistinctValuesUsingWhere2<T>(IEnumerable<T> items)
    {
        var set = new HashSet<T>();
        var capturedVariables = new CapturedVariables<T> {set = set};

        foreach (var i in items)
            if (capturedVariables.set.Add(i))
                yield return i;
        //return Where2(items, capturedVariables);
    }

    private static IEnumerable<T> Where2<T>(IEnumerable<T> source, CapturedVariables<T> variables)
    {
        foreach (var i in source)
            if (variables.set.Add(i))
                yield return i;
    }

    private class CapturedVariables<T>
    {
        public HashSet<T> set;
    }

这将导致输出 1、2、3、4 的两倍。

但是，如果我只是取消注释该行

return Where2(items, captureVariables);

并注释行

foreach（项目中的变量 i） if (capturedVariables.set.Add(i)) 收益回报 i;

在GetDistinctValuesUsingWhere2方法中，我只会得到一次输出1,2,3,4。这尽管删除的行和现在未注释的方法完全相同。

我还是不明白....

Answer 1

GetDistinctValuesUsingWhere No2 没有返回任何结果的原因是因为变量捕获。

你的 where 方法更像这个函数

    private static IEnumerable<T> GetDistinctValuesUsingWhere<T>(IEnumerable<T> items)
    {
        var set=new HashSet<T>();
        var capturedVariables = new CapturedVariables {set = set}
        return Where(items, capturedVariables);
    }

    IEnumerable<T> Where(IEnumerable<T> source, CapturedVariables variables)
    {
        foreach (var i in items)
        {
            if (variables.set.Add(i))
                yield return i;
        }

    }

所以这两种方法在底层都是yield return，但是 GetDistinctValuesUsingWhere 会为每次调用重用哈希集，其中 GetDistinctValuesUsingForEach 每次枚举都会生成一个新的哈希集。

Answer 2

回答更新版本：

• 对于包含foreach 的GetDistinctValuesUsingWhere2() 方法 循环，返回的IEnumerable 捕获了闭包中方法的全部内容，包括set 初始化语句。因此，每次您开始迭代可枚举时都会执行此语句，但不是在最初调用 GetDistinctValuesUsingWhere2() 期间。
• 在另一个变体的情况下，您返回Where2()，GetDistinctValuesUsingWhere2() 方法不需要捕获该方法的内容，因为您没有在其中定义迭代器或委托。相反，您将Where2() 作为IEnumerable 返回。 后一种方法仅捕获foreach 循环及其参数（已初始化），但不捕获set 初始化语句本身。因此，这一次，set 初始化语句只会在最初调用GetDistinctValuesUsingWhere2() 期间执行一次。

如有必要，请在代码中的不同点放置一些断点：这应该有助于您理解我在这里试图解释的内容。