在 C# 中，为啥我不能在 foreach 循环中修改值类型实例的成员？

Posted 2023-02-18

【中文标题】在 C# 中，为啥我不能在 foreach 循环中修改值类型实例的成员？

【英文标题】：In C#, why can't I modify the member of a value type instance in a foreach loop?在 C# 中，为什么我不能在 foreach 循环中修改值类型实例的成员？

【发布时间】：2011-08-04 18:36:43

【问题描述】：

我知道值类型应该是不可变的，但这只是一个建议，而不是规则，对吧？ 那么为什么我不能这样做：

struct MyStruct

    public string Name  get; set; 


 public class Program

    static void Main(string[] args)
    
        MyStruct[] array = new MyStruct[]  new MyStruct  Name = "1" , new MyStruct  Name = "2"  ;
        foreach (var item in array)
        
            item.Name = "3";
        
        //for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        //
        //    array[i].Name = "3";
        //

        Console.ReadLine();
    

代码中的 foreach 循环无法编译，而注释的 for 循环工作正常。错误信息：

不能修改“item”的成员，因为它是一个“foreach 迭代变量”

这是为什么呢？

【问题讨论】：

+1：好问题。我早就知道foreach 循环变量无法修改，但我从未真正了解为什么！

【参考方案1】：

因为 foreach 使用枚举器，并且枚举器不能更改底层集合，但是 可以 更改集合中的对象引用的任何对象。这就是值和引用类型语义发挥作用的地方。

在一个引用类型，即一个类上，所有的集合存储的是一个对象的引用。因此，它从未真正接触过该对象的任何成员，也不会不在乎它们。对对象的更改不会触及集合。

另一方面，值类型将其整个结构存储在集合中。如果不更改集合并使枚举器无效，则无法触摸其成员。

此外，枚举器返回集合中值的副本。在 ref 类型中，这没有任何意义。引用的副本将是相同的引用，并且您可以以任何您想要的方式更改引用的对象，而更改超出范围。另一方面，值类型意味着您得到的只是对象的副本，因此对所述副本的任何更改都不会传播。

【讨论】：

优秀的答案。在哪里可以找到更多关于“值类型将其整个结构存储在集合中”的证据？

@CuiPengFei：值类型将它们的整个值存储在一个变量中。数组只是一个变量块。

没错。值类型将在其放置的任何容器中保存其整个结构，无论是集合、本地变量等。顺便说一下，这就是为什么最好使结构不可变的原因：您最终会得到大量“相同”的副本对象，并且很难跟踪哪个人进行了更改以及它是否会传播以及传播到哪里。你知道，字符串发生的典型问题。

很简单的解释

这个解释完全正确，但我仍然想知道 为什么 枚举器以这种方式工作。不能实现枚举器，以便它们通过引用操作值类型的集合，从而使 foreach 能够有效地运行，或者使用指定迭代变量为引用类型的选项来实现 foreach 以实现相同的目的。现有实施的局限性是否带来任何实际好处？

【参考方案2】：

从某种意义上说，这是一个建议，没有什么可以阻止你违反它，但它确实应该比“这是一个建议”更重要。例如，出于您在此处看到的原因。

值类型将实际值存储在变量中，而不是引用中。这意味着您的数组中有值，并且在item 中有该值的副本，而不是引用。如果您被允许更改item 中的值，它不会反映在数组中的值上，因为它是一个全新的值。这就是不允许的原因。

如果你想这样做，你必须按索引循环数组，而不是使用临时变量。

【讨论】：

我没有投反对票，但我相信the reason you mention why foreach is readonly isn't entirely correct。

@Steven：我提到的原因是正确的，如果没有像链接答案中那样彻底描述的话。

你解释的一切感觉都对，除了这句话“这就是不允许的原因”。感觉不是原因，我不确定，但就是感觉不像。而Kyte的回答更像。

@CuiPengFei：这就是不允许的原因。您不能更改迭代器变量的实际 值，如果您在值类型上设置属性，您就是这样做的。

是的，我刚刚又读了一遍。 kyte 的答案和你的几乎一样。谢谢

【参考方案3】：

结构是值类型。 类是引用类型。

ForEach 构造使用 IEnumerable 数据类型元素的 IEnumerator。当这种情况发生时，变量在某种意义上是只读的，你不能修改它们，并且由于你有值类型，所以你不能修改包含的任何值，因为它共享相同的内存。

C# 语言规范第 8.8.4 节：

迭代变量对应一个只读局部变量，其作用域延伸到嵌入语句上

修复这个使用类 insted 的结构；

class MyStruct 
    public string Name  get; set; 

编辑：@崔鹏飞

如果你使用var 隐式类型，编译器就更难帮你了。如果您使用MyStruct，它会在结构的情况下告诉您，它是只读的。在类的情况下，对该项目的引用是只读的，因此您不能在循环内写入item = null;，但您可以更改它的属性，即可变的。

你也可以使用（如果你喜欢使用struct）：

        MyStruct[] array = new MyStruct[]  new MyStruct  Name = "1" , new MyStruct  Name = "2"  ;
        for (int index=0; index < array.Length; index++)
        
            var item = array[index];
            item.Name = "3";
        

【讨论】：

谢谢，但是您如何解释这样一个事实，即如果我将 ChangeName 方法添加到 MyStruct 并在 foreach 循环中调用它，它会正常工作？

【参考方案4】：

注意： 根据亚当的评论，这实际上不是问题的正确答案/原因。不过，这仍然值得牢记。

来自MSDN。使用枚举器时不能修改值，这实际上是 foreach 正在做的事情。

枚举器可用于读取 集合中的数据，但它们 不能用于修改 基础集合。

枚举数保持有效，只要 集合保持不变。如果 对集合进行了更改， 例如添加、修改或删除 元素，枚举数是 不可恢复的无效及其 行为未定义。

【讨论】：

虽然看起来像，但这不是问题中的问题。您当然可以修改通过foreach 获得的实例的属性或字段值（这不是 MSDN 文章所说的），因为那是在修改集合的 member，而不是集合本身。这里的问题是值类型与引用类型语义。

确实，我刚刚阅读了您的回答，并以我的方式意识到了错误。我会留下这个，因为它仍然有点用。

谢谢，但我不认为这是原因。因为我正在尝试更改集合元素的成员之一，而不是集合本身。如果我将 MyStruct 从结构更改为类，则 foreach 循环将正常工作。

CuiPengFei - 值类型与引用类型。从 skeet 的博客中了解它们。

【参考方案5】：

使 MyStruct 成为一个类（而不是结构），您就可以做到这一点。

【讨论】：

这是正确的基于 VT（值类型）与 RT（参考类型），但并没有真正回答问题。

谢谢，我知道那会成功的。但我只是想找出原因。

@CuiPengFei：我的回答解释了为什么会这样。

【参考方案6】：

我想你可以在下面找到答案。

Foreach struct weird compile error in C#

【参考方案7】：

值类型为called by value。简而言之，当您评估变量时，会制作它的副本。即使允许这样做，您也将编辑一个副本，而不是 MyStruct 的原始实例。

foreach is readonly in C#。对于引用类型（类），这并没有太大变化，因为只有引用是只读的，所以您仍然可以执行以下操作：

    MyClass[] array = new MyClass[] 
        new MyClass  Name = "1" ,
        new MyClass  Name = "2" 
    ;
    foreach ( var item in array )
    
        item.Name = "3";
    

然而，对于值类型（结构），整个对象是只读的，导致您正在经历的事情。您无法在 foreach 中调整对象。

【讨论】：

谢谢，但我不认为你的解释是 100% 正确的。因为如果我将 ChangeName 方法添加到 MyStruct 并在 foreach 循环中调用它，它会工作得很好。

@CuiPengFei：它可以编译，但是如果你之后验证原始实例，你会发现它们没有改变。 （由于值类型的“按值调用”行为。）

哦，是的，对于不谨慎的评论感到抱歉。