前言
歡迎關注【dotnet研習社】，今天我們聊聊一個基礎問題“集合已修改：可能無法執行枚舉操作”背后的設計。
在日常 C# 開發中，我們常常會操作集合（如 List<T>、Dictionary<K,V> 等）。一個新手開發者極有可能遇到下面這個經典異常：
System.InvalidOperationException: Collection was modified; enumeration operation may not execute.
這通常意味著你在 遍歷集合的過程中嘗試修改集合本身（添加或刪除元素），這是被禁止的。本文將深入剖析這個問題產生的原因，并分享常見的幾種 安全解決方案，幫助我們從容應對這一異常。
一、問題復現
來看一個簡單的例子：
List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };foreach (int num in numbers)
{if (num % 2 == 0){numbers.Remove(num); // 報錯！}
}
運行后會拋出異常：
System.InvalidOperationException: Collection was modified; enumeration operation may not execute.
這是因為 foreach 在枚舉集合時，會維護一個內部狀態來防止在枚舉過程中破壞結構，一旦結構變動，就會拋出異常。
二、常見的正確做法
方法 1：倒序 for 循環移除元素
適用于 List<T> 這種支持索引的集合：
for (int i = numbers.Count - 1; i >= 0; i--)
{if (numbers[i] % 2 == 0){numbers.RemoveAt(i);}
}
? 倒序循環可以避免因為索引變動導致的跳過元素或崩潰。
方法 2：使用 LINQ 的 Where + ToList() 創建副本遍歷
foreach (var num in numbers.Where(n => n % 2 == 0).ToList())
{numbers.Remove(num);
}
?
ToList()會創建一個集合副本，這樣你就可以安全地對原集合進行修改了。
方法 3：臨時列表收集要移除的項，二次遍歷移除
var toRemove = new List<int>();
foreach (var num in numbers)
{if (num % 2 == 0){toRemove.Add(num);}
}
foreach (var num in toRemove)
{numbers.Remove(num);
}
? 這種方法安全可靠，尤其適合處理復雜條件刪除場景。
方法 4：直接使用 List<T>.RemoveAll()
這是最簡潔的一種方式：
numbers.RemoveAll(n => n % 2 == 0);
? 適用于只需要從集合中刪除符合某個條件的元素場景。
三、適用于不同集合類型的說明
| 集合類型 | 遍歷時可修改？ | 推薦處理方式 |
|---|---|---|
List<T> | ? | 倒序/臨時列表/RemoveAll |
Dictionary<K,V> | ? | ToList()拷貝鍵值對后操作 |
HashSet<T> | ? | 先收集，后統一移除 |
ConcurrentBag<T> | ? | 支持并發讀寫，無需額外處理 |
如果正在開發多線程程序，強烈推薦使用線程安全集合，如
ConcurrentDictionary<K,V>、ConcurrentQueue<T>等。
四、深入理解為何不能修改
foreach的底層是使用了IEnumerator；- 當修改集合時（比如
Remove()），集合的version字段會更新； IEnumerator檢測到版本變動后，會拋出InvalidOperationException，以防止出現難以調試的數據錯誤。
我們可以通過查看 .NET 源碼中關于 List<T>、IEnumerator 以及 version 字段的真實實現，驗證上面的描述并深入理解：
- https://github.com/dotnet/runtime
- 關鍵路徑
src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Collections/Generic/List.cs
在該文件中可以看到 List<T> 的實現細節：
示例：List<T>.Enumerator.MoveNext() 中的 version 檢查
public bool MoveNext()
{List<T> localList = list;if (version == localList._version && (index < localList._size)){current = localList._items[index++];return true;}return MoveNextRare();
}
而在 MoveNextRare() 中可以看到拋出異常的邏輯：
private bool MoveNextRare()
{if (version != list._version){ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException_InvalidOperation_EnumFailedVersion();}index = list._size + 1;current = default!;return false;
}
說明只要外部在枚舉過程中修改了集合（導致 _version 改變），枚舉器就會感知并拋出異常。
這種機制的目的是保護開發者避免數據一致性錯誤，雖然它帶來了限制，但也增強了代碼的健壯性。
五、總結一句話
遍歷集合時不要修改集合本身。
如果需要修改，請先復制副本或延后批量處理，不要在
foreach中直接Add或Remove。
六、附加：通用工具方法（刪除滿足條件的元素）
我們可以封裝一個更通用的方法，供多處復用：
public static void SafeRemove<T>(List<T> list, Func<T, bool> predicate)
{list.RemoveAll(predicate);
}
使用方式：
SafeRemove(numbers, n => n % 2 == 0);
七、延伸閱讀推薦
- .NET 源碼解析：List 是如何防止你在遍歷中修改它的？
- .NET GitHub 源碼結構導覽
- Stack Overflow 高票回答：Why does modifying a list while iterating cause an exception?
