List<T>.ForEach(Action<T> action)方法运行原理是什么？如何自行实现同款功能？

官方底层实现逻辑 #

.NET 官方List<T>.ForEach的核心实现代码如下（基于.NET 7 源码简化）：

public void ForEach(Action<T> action)
{
    // 入参非空校验
    if (action == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(action));
    }

    // 记录集合初始版本号，每次修改集合（增删改元素）都会更新该值
    int originalVersion = _version;
    // 遍历内部存储数组的有效元素
    for (int i = 0; i < _size; i++)
    {
        // 遍历中途检测到集合被修改，终止遍历
        if (originalVersion != _version)
        {
            break;
        }
        // 对当前元素执行传入的委托
        action(_items[i]);
    }

    // 最终校验集合版本，被修改则抛出异常
    if (originalVersion != _version)
    {
        throw new InvalidOperationException("集合已被修改，枚举操作无法继续执行。");
    }
}

其中三个内部字段的作用：

• _items：List内部用来存储元素的数组
• _size：List当前实际存储的元素数量，和Count属性返回值一致
• _version：集合版本号，每次调用Add/Remove/Insert/Clear等修改集合的方法时都会自增，用来检测遍历过程中的集合修改行为。

完全对齐官方行为的自定义实现 #

如果需要自定义和官方功能完全一致的ForEach方法，分两种场景处理：

场景1：自定义集合类内置ForEach #

直接在自己的集合类中维护_items、_size、_version三个字段，每次修改集合时更新_version，直接套用上面的官方实现代码即可，性能和官方实现完全一致，非常适合自定义类的使用场景。

场景2：给官方List写扩展方法 #

需要用反射获取List的内部字段，实现代码如下：

public static class ListExtensions
{
    public static void CustomForEach<T>(this List<T> list, Action<T> action)
    {
        if (list == null) throw new ArgumentNullException(nameof(list));
        if (action == null) throw new ArgumentNullException(nameof(action));

        // 反射获取内部字段
        var versionField = typeof(List<T>).GetField("_version", 
            System.Reflection.BindingFlags.NonPublic | System.Reflection.BindingFlags.Instance);
        var itemsField = typeof(List<T>).GetField("_items", 
            System.Reflection.BindingFlags.NonPublic | System.Reflection.BindingFlags.Instance);
        
        int originalVersion = (int)versionField.GetValue(list);
        T[] items = (T[])itemsField.GetValue(list);
        int count = list.Count;

        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            if ((int)versionField.GetValue(list) != originalVersion)
                throw new InvalidOperationException("集合已被修改，枚举操作无法继续执行。");
            action(items[i]);
        }

        if ((int)versionField.GetValue(list) != originalVersion)
            throw new InvalidOperationException("集合已被修改，枚举操作无法继续执行。");
    }
}

如果不需要严格对齐官方的集合修改校验逻辑，只需要简化循环写法，可以用更通用的IEnumerable扩展方法，适配所有可枚举类型，性能损失更小：

public static class EnumerableExtensions
{
    public static void ForEach<T>(this IEnumerable<T> source, Action<T> action)
    {
        if (source == null) throw new ArgumentNullException(nameof(source));
        if (action == null) throw new ArgumentNullException(nameof(action));
        
        foreach (var item in source)
        {
            action(item);
        }
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Exogenex