C#向集合添加Student对象时出现IEnumerable类型转换失败异常

你遇到的运行时类型转换异常由多处代码逻辑错误引发，直接触发报错的是单个实体对象被强制转换为集合类型的错误写法，具体问题点如下：

• 触发报错的直接原因：Student是普通实体类，未实现IEnumerable<Student>接口，AddStudent方法中(IEnumerable<Student>)st的写法是将单个学生实例硬转为学生集合，运行时无法完成类型转换，直接抛出你看到的异常。
• 集合操作逻辑错误：IEnumerable的Concat方法不会修改原集合，只会返回拼接后的新集合；原代码调用Concat后未将返回值赋值回students字段，就算类型转换正确，新增的学生也不会被存入集合。同时原代码中students字段未初始化，默认值为null，调用集合方法时还会触发空引用异常。
• 额外的类型转换隐患：GetAllStudents、GetStudentsForGrade两个方法中，直接将IEnumerable<Student>强转为IEnumerable<string>，Student类型与string类型无继承/实现关系，该强转同样会在运行时抛出异常。且原代码未实现需求要求的排序规则：全量列表需按年级升序排列，同年级学生按姓名升序排列。

• 存储学生数据的字段不要用不可变的IEnumerable<Student>，替换为已初始化的List<Student>，直接调用Add方法存入新学生，从根源上避免单个对象转集合的错误写法，同时解决集合未初始化、拼接结果不生效的问题。
• 移除所有无效的强转逻辑，需要返回学生姓名字符串集合时，通过LINQ的Select方法投影取Student的Name属性即可。
• 按需求补全排序逻辑：查询全量学生时先按年级升序排序，再按姓名升序排序；查询指定年级学生时，结果按姓名升序排序。

修复后的可运行代码如下：

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace Ex02_School
{
    public class School
    {
        // 初始化私有可变学生集合，符合封装原则
        private readonly List<Student> _students = new List<Student>();

        public void AddStudent(string studentName, int grade)
        {
            _students.Add(new Student(studentName, grade));
        }

        public IEnumerable<string> GetAllStudents()
        {
            return _students
                .OrderBy(student => student.Grade)
                .ThenBy(student => student.Name)
                .Select(student => student.Name);
        }

        public IEnumerable<string> GetStudentsForGrade(int grade)
        {
            return _students
                .Where(student => student.Grade == grade)
                .OrderBy(student => student.Name)
                .Select(student => student.Name);
        }
    }

    public class Student
    {
        public string Name;
        public int Grade;

        public Student(string name, int grade)
        {
            Name = name;
            Grade = grade;
        }
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ignacio Sierro