C# foreach循环 - 是否保证顺序*稳定*？

Question

假设我有一个特定的集合。在不以任何方式改变集合的情况下，我用foreach两次循环遍历其内容。除了宇宙射线等异常情况外，这两个循环中的顺序是否一定保持一致？

或者，给定一个包含若干元素的HashSet<string>，以下代码中注释行的输出结果会不一样的可能原因是什么：

{
    var mySet = new HashSet<string>();
    // Some code which populates the HashSet<string>

    // Output1
    printContents(mySet);

    // Output2
    printContents(mySet);
}

public void printContents(HashSet<string> set) {
    foreach(var element in set) {
         Console.WriteLine(element);
    }
}

如果我能得到一个通俗易懂的答案，解释一下是什么导致实现不符合上述标准，那将会很有帮助。尤其是我对字典(Dictionary)、列表(List)和数组特别感兴趣。

- Superbest

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什么类型的集合？ - Kevin DiTraglia

我最感兴趣的是字典，但了解所有内容会很好。 - Superbest

鉴于.NET的实现方案有限，我认为你最好研究它们的源代码/反编译以获得更好的运气。这不像C++那样存在无数种实现方式，错误的假设会导致未定义的行为…… - user541686

字典不能保证枚举的顺序，这时可以使用排序字典。 - scottheckel

好问题。现在请原谅我，我要创建一个名为RandomList的类，其中枚举器会随机迭代元素。嘿嘿哈哈！ - Nick Babcock

@scottheckel 但是可以合理地期望枚举在字典被修改之前是稳定的。这使得在只读方式下使用集合时许多事情变得更容易，而不需要排序字典可能具有的（可能微不足道的）开销。 - binki

Answer 1

数组枚举保证顺序。

List 和 List<T> 期望提供稳定的顺序（因为它们应该实现顺序索引元素）。

字典和哈希集明确不保证顺序。很少会出现两次迭代项目的调用返回不同顺序的情况，但没有任何保证或期望。一个人不应该期望任何特定的顺序。

排序版本的 Dictionary/HashSet 按排序顺序返回项。

其他 IEnumerable 对象可以自由地做任何它们想做的事情。通常，我们以这样的方式实现迭代器，以匹配用户的期望。即对于某些具有隐式顺序的东西的枚举应该是稳定的，如果提供了显式顺序，则应该是稳定的。未指定顺序的数据库查询应该预计按半随机顺序返回项目。

请查看此问题以获取链接：Does the foreach loop in C# guarantee an order of evaluation?

- Alexei Levenkov

Answer 2

任何实现 IEnumerable<T> 的对象都按自己的方式来实现，没有通用保证任何给定的集合必须确保稳定性。

如果您特别指的是 Collection<T> (http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms132397.aspx)，我在它的 MSDN 参考中没有看到任何关于顺序一致性的具体保证。

它可能会是一致的吗？是的。有书面保证吗？我找不到。

- Eric J.

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太好了！更不用说集合的顺序无关紧要，因此 HashSet 的定义仍然是正确的，不会总是以相同的顺序返回元素。但是 SortedSet 则肯定会。 - scottheckel

@Hexxagonal：使用 HashSet 可以正确地不保证迭代的稳定顺序。实际上，如果在两次迭代之间不更改其内部状态，则可能会获得相同的顺序。第一次迭代不太可能对内部状态进行任何更改。但是，也有可能发生更改。因此没有保证 :-) - Eric J.

Collection<T>.GetEnumerator() 如何才能不以稳定的顺序返回内容？它定义了 Collection<T>.Item(int)，这意味着您可以执行 for (var i = 0; i < collection.Count; i++) { var x = collection[i]; } 并保证看到所有元素。如果没有稳定的枚举顺序，这是不可能发生的，对吗？或者，至少，您可以编写自己的枚举器，使用 Item(int)，因为它必须是稳定的才能使用。 - binki

@binki：实际实现而言，你是对的。不能保证Collection<T>确实按照这种方式工作，但当前的实现（以及可能的未来实现）都是如此。 - Eric J.

Answer 3

对于许多C#集合，都有相应的排序版本。例如，HashSet 相当于 SortedSet，而 Dictionary 则相当于 SortedDictionary。如果你处理的东西不关心顺序（比如 Dictionary），那么你不能假设循环顺序每次都会表现得相同。

- scottheckel

Answer 4

根据您的HashSet<T>示例，我们现在有源代码可以检查：HashSet:Enumerator

目前为止，Slot[] set.m_slots数组被迭代。该数组对象仅在TrimExcess、Initialize（两者仅在构造函数中调用）、OnDeserialization和SetCapacity（仅由AddIfNotPresent和AddOrGetLocation调用）方法中更改。

m_slots的值仅在更改HashSet元素的方法中更改（Clear、Remove、AddIfNotPresent、IntersectWith、SymmetricExceptWith）。

因此，如果没有任何操作接触到集合，则它将按相同顺序枚举。

Dictionary:Enumerator 的工作方式与之相似，迭代一个 Entry[] entries 数组，只有在调用非只读方法时才会发生更改。

- Wolfzoon