LINQ 中的 .Where 实际上是如何工作的？

Question

在 Joseph Albahari 的《C# in a Nutshell》一书中，据说 .Where 的实现如下：

public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource,bool> predicate)
{
    foreach (TSource element in source)
        if (predicate (element))
            yield return element;
}

但对我来说，这里使用“foreach”似乎会枚举我们的集合，因此在我们有 collection.Where(x => ...).Where(x => ...).ToList() 的情况下 - 枚举将发生 3 次：第一次在第一个Where中，第二次在第二个Where中，最后一次在ToList()中。但我在想，LINQ 链的整个思想就是只枚举一次。我是否弄错了，它只会被枚举一次？请指导我

Answer 1

看起来在这里使用“foreach”将枚举我们的集合，

看起来确实如此，但实际情况并非如此。相反，yield关键字告诉编译器应该对该方法执行转换IEnumerator，以便它创建一个只知道如何迭代集合的对象，而不是立即实际执行该工作。在您实际使用并迭代这个创建的对象之前，根本不会发生枚举。

编译器转换以可堆栈的方式发生，因此即使多次调用.Where()，如collection.Where(x => ...).Where(x => ...).ToList()问题中的表达式所示，也只会发生一次枚举。您也可以混合使用其他 linq 操作，例如、.Select()、等。.Any().Aggregate()

因此，在问题的示例代码中，唯一的枚举是作为最终调用的一部分发生的.ToList()。

这可以使编写 linq 代码变得极其高效。缺点是每次使用此方法都会导致枚举对象的内存分配，因此了解内存受限与 cpu 受限时很有用（并且不要忽略分配的 GC 成本）。通常，将其中一些组合起来是值得的，因此.Where(x => ...).Where(x => ...)变成了.Where(x => ... && ...). 我仍然希望 C# 团队能够提出一些神奇的“ValueEnumerable”，就像他们对元组、任务和跨度所做的那样，可以减少这些分配。

最后，虽然也有例外，但通常您应该尽可能避免调用ToList()(或)。ToArray()相反，对于方法参数、返回类型和变量声明，更喜欢IEnumerable<T>使用List<T>or 。T[]在许多情况下，最终循环、数据绑定或其他机制足以foreach强制最终枚举，这样您实际上不需要构造列表或数组，并且这些其他选项比实际构建更有效（并为其分配内存）可能不需要的列表，特别是对于无法预先推断最终大小且足够大以List<T>多次命中 的加倍算法的序列。