在C#编程中，对集合进行遍历并删除元素是常见的操作需求，但许多开发者，尤其是初学者，常常会在此过程中遇到一个令人困惑的运行时异常：System.InvalidOperationException，并提示“集合已修改；可能无法执行枚举操作。”，本文将深入探讨此错误的原因,并提供几种行之有效的解决方案。
错误原因分析
要理解这个错误，我们首先需要了解 foreach 循环的工作原理，当使用 foreach 遍历一个集合时，C# 在底层会调用该集合的 GetEnumerator() 方法来获取一个枚举器（IEnumerator），这个枚举器负责跟踪遍历的位置，它内部维护着一个指向集合当前元素的指针或索引，以及一个“版本号”。
这个版本号是关键，每当集合的结构发生改变（例如添加或删除元素），其内部版本号就会递增，而 foreach 循环在每次迭代（调用 MoveNext() 方法）时，都会检查枚举器所持有的版本号是否与集合当前的版本号一致，如果在循环体内，我们直接修改了正在遍历的集合（例如调用了 Remove() 方法），集合的版本号就会改变，导致枚举器检测到版本不匹配，从而抛出 InvalidOperationException 异常，这是一种安全机制，旨在防止因集合结构在遍历过程中被意外修改而导致的不可预测行为,如跳过元素或无限循环。
常见的解决方案
既然不能在 foreach 循环中直接删除元素,我们可以采用以下几种标准且安全的方法来实现我们的目标。
使用倒序 for 循环
这是最经典且性能优异的解决方案之一，通过使用标准的 for 循环，并从集合的末尾开始向前遍历，我们可以安全地删除元素，因为删除一个元素只会影响它后面元素的索引，而我们是从后往前遍历的,所以不会影响尚未访问到的元素的索引。
var list = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
for (int i = list.Count - 1; i >= 0; i--)
{
if (list[i] % 2 == 0)
{
list.RemoveAt(i);
}
}
// 循环结束后，list 包含 { 1, 3, 5 } 创建临时集合
这种方法思路简单明了：先遍历原集合，将需要保留的元素添加到一个新的临时集合中，遍历完成后,用这个新集合替换掉原集合。
var originalList = new List<string> { "Apple", "Banana", "Cherry", "Date" };
var newList = new List<string>();
foreach (var item in originalList)
{
if (!item.StartsWith("B"))
{
newList.Add(item);
}
}
originalList = newList; // 或者 originalList.Clear(); originalList.AddRange(newList);
// originalList 现在包含 { "Apple", "Cherry", "Date" } 使用 List<T>.RemoveAll() 方法
如果我们的集合是 List<T>，RemoveAll() 是最简洁、最高效的选择，该方法接受一个谓词（一个返回 bool 的委托），会删除所有满足该条件的元素，整个过程在内部完成,无需手动循环。
var list = new List<int> { 10, 20, 31, 40, 51 };
// 删除所有大于30的元素
list.RemoveAll(item => item > 30);
// list 现在包含 { 10, 20, 31 } 使用 LINQ 的 ToList() 创建快照
这是一种非常便捷的“技巧”，通过 LINQ 的 ToList() 扩展方法，我们可以在 foreach 循环开始时创建集合的一个“快照”（副本），然后我们遍历这个快照，同时从原始集合中删除元素，由于遍历的是副本,修改原始集合不会影响枚举过程。
var list = new List<char> { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' };
foreach (var item in list.ToList()) // 注意这里的 ToList()
{
if (item == 'c' || item == 'd')
{
list.Remove(item);
}
}
// list 现在包含 { 'a', 'b', 'e' } 注意：此方法会创建一个全新的集合副本，如果原集合非常大,可能会有额外的内存和性能开销。
方案对比
| 方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 倒序 for 循环 | 性能高，无额外内存开销 | 代码稍显繁琐，仅适用于索引集合（如List） | 对性能要求高的 List 删除操作 |
| 创建临时集合 | 逻辑清晰，安全，适用于所有集合类型 | 需要额外内存，需要两步操作（创建、替换） | 逻辑简单，或当集合类型不支持高效索引删除时 |
List.RemoveAll() | 代码极其简洁，性能优化 | 仅限 List<T> 类型 | 针对 List<T> 的批量条件删除，是首选方案 |
ToList() 快照 | 语法简洁，可读性好 | 有额外内存和性能开销，不适用于超大集合 | 快速实现，对性能不敏感的中小型集合 |
相关问答FAQs
为什么在遍历 Dictionary<TKey, TValue> 或 HashSet<T> 时修改集合，同样会报错，而且感觉更“敏感”？
解答：Dictionary 和 HashSet 基于哈希表实现，它们的枚举器不仅依赖于版本号，还依赖于内部的桶结构和元素顺序，当你删除一个元素时，可能会触发哈希表的重组（在删除一定数量元素后为了减少空间占用），这会彻底改变底层的存储结构，任何对这类集合的修改都会立即使枚举器失效，其行为比基于数组的 List 更加不可预测,NET框架会严格禁止在遍历时修改它们。
List.RemoveAll() 和使用 list.Where(...).ToList() 有什么区别？
解答：这是一个很好的问题，两者功能相似但本质不同。List.RemoveAll() 是一个原地操作，它会直接在当前的 List 实例上移除元素，不会创建新的 List 对象，因此内存效率更高，而 list.Where(...).ToList() 是一个非破坏性的函数式方法，它首先会遍历原列表，根据条件筛选出一个新的 IEnumerable<T> 序列，然后调用 ToList() 将这个序列实例化成一个全新的 List<T> 对象，原列表保持不变，如果你需要保留原列表并创建一个过滤后的新列表，应使用 Where().ToList()；如果你需要直接修改现有列表，RemoveAll() 是更优的选择。
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