在 C# 中，为什么不能在 foreach 循环中修改值类型实例的成员？

Question

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，对吗？ 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：

无法修改“item”的成员，因为它是“foreach 迭代变量”

为什么会这样？

Answer 1

因为 foreach 使用枚举器，而枚举器无法更改底层集合，但是可以更改集合中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。

在引用类型（即类）上，集合存储的所有内容都是对对象的引用。因此，它实际上从未接触过对象的任何成员，也不会关心它们。对对象的更改不会影响集合。

另一方面，值类型将其整个结构存储在集合中。在不更改集合并使枚举器无效的情况下，您无法触摸其成员。

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，并且更改会超出范围。另一方面，在值类型上，意味着您获得的只是对象的副本，因此该副本上的任何更改都永远不会传播。

Answer 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，出于您在这里看到的原因。

值类型将实际值存储在变量中，而不是引用。这意味着您的数组中有该值，并且在 item 中有该值的副本，而不是引用。如果允许您更改 item 中的值，则它不会反映在数组中的值上，因为它是一个全新的值。这就是为什么它是不允许的。

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。

Answer 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。当发生这种情况时，变量在某种意义上是只读的，您无法修改它们，并且由于您具有值类型，因此您无法修改包含的任何值，因为它共享相同的内存。

C# 语言规范第 8.8.4 节：

迭代变量对应于只读局部变量，其作用域扩展到嵌入语句

要修复此问题，请使用结构体中的类；

class MyStruct {
    public string Name { get; set; }
}

编辑：@CuiPengFei

如果您使用 var 隐式类型，编译器将很难帮助您。如果您使用MyStruct，它会告诉您结构的情况，它是只读的。对于类，对项目的引用是只读的，因此您不能在循环内编写 item = null; ，但您可以更改其可变的属性。

您还可以使用（如果您喜欢使用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";
        }

Answer 4

注意： 根据 Adam 的评论，这实际上并不是问题的正确答案/原因。不过，这仍然值得牢记。

来自 MSDN 。使用枚举器时无法修改值，这本质上就是 foreach 所做的事情。

枚举器可用于读取
集合中的数据，但它们
不能用于修改
底层集合。

只要
该集合保持不变。如果
对集合进行更改，
如添加、修改、删除等
元素，枚举数是
不可恢复地失效及其
行为未定义。

Answer 5

我想你可以在下面找到答案。

C# 中的 Foreach 结构奇怪的编译错误

Answer 6

值类型按值调用。简而言之，当您评估变量时，会创建它的副本。即使允许这样做，您也将编辑副本，而不是 MyStruct 的原始实例。

foreach 在 C# 中是只读的。对于引用类型（类），这不会有太大变化，因为只有引用是只读的，因此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";
    }

但是，对于值类型（结构），整个对象是只读的，导致您遇到的情况。您无法调整 foreach 中的对象。

Answer 7

将 MyStruct 设为一个类（而不是结构），您就可以做到这一点。

Answer 8

关于它的工作原理，所接受的答案是绝对正确的。但我认为不允许程序员做出这种改变有点过分了。
这样做很可能有充分的理由。
这是我的：

     class MYClass
     {
        private List<OffsetParameters> offsetList = new List<OffsetParameters>();

        internal List<OffsetParameters> OffsetParamList
        {
            get { return this.offsetList; }
        }

其中 OffsetParameters 是一个结构（值类型）

    internal struct OffsetParameters
    {
    ...

一切都很好 - 列表没有设置器，并且它的内容是值类型，因此它们受到消费者的保护。
所以现在我想向 MyClass 添加一个方法来更新该结构中的某些内容。这是我的第一个想法
实例化一个新列表，在旧列表上执行 foreach，在其中更新已经复制的迭代变量。将该副本添加到新列表中。
将 offsetList 分配给 foreach 之后的新列表。

        internal void UpdateColors(Dictionary<string, string> nameColorMap)
        {
            if (nameColorMap == null)
                return; 

            List<OffsetParameters> newOffsetParamList = new List<OffsetParameters>();
            foreach (OffsetParameters param in offsetList)
            {
                if (nameColorMap.ContainsKey(param.offsetName))
                    param.color = nameColorMap[param.offsetName];
                newOffsetParamList.Add(param);
            }
            offsetList = newOffsetParamList;
        }

看起来合法，但由于这个限制，我必须再制作该副本的另一个副本（效率低下）。
我知道这并不能回答问题，但它不适合对官方答案的评论，并且它为图片添加了重要的东西。

我的解决方案是在该列表上使用索引器而不是枚举器，仅供参考，以防您处于同一条船上：

        internal void ChangeOffsetGroupColors(Dictionary<string, string> nameColorMap)
        {
            if (nameColorMap == null)
                return; 

            List<OffsetParameters> newOffsetParamList = new List<OffsetParameters>();
            for (int i = 0; i < offsetList.Count; i++)
            {
                OffsetParameters param = offsetList[i];
                if (nameColorMap.ContainsKey(offsetList[i].offsetName))
                    param.color = nameColorMap[offsetList[i].offsetName];
                newOffsetParamList.Add(param);
            }
            offsetList = newOffsetParamList;
        }

我敢打赌，每次循环迭代都会重新计算 List.Count :) 如果您想要效率，请注意这一点