C#如何单次操作实现TakeWhile效果同时返回匹配序列和剩余序列？

现有实现的问题 #

• 当前TakeWhile + Skip(a.Count)的写法会至少2次枚举源序列，若源是未物化的IEnumerable<T>（比如流式读取的大集合、数据库查询返回的可枚举对象），会重复执行查询逻辑，性能损耗严重，甚至部分向前只读的枚举器会直接抛出异常。
• 原业务代码中用Count() > 0判断集合非空会全量遍历序列计数，对大集合来说额外开销极高。

单次遍历实现方案 #

自定义LINQ扩展方法，单次遍历即可同时返回匹配前缀和剩余序列：

public static class EnumerableExtensions
{
    public static (List<T> Matched, IEnumerable<T> Remaining) SplitTakeWhile<T>(
        this IEnumerable<T> source, 
        Func<T, bool> predicate)
    {
        if (source == null) throw new ArgumentNullException(nameof(source));
        if (predicate == null) throw new ArgumentNullException(nameof(predicate));
        
        var matched = new List<T>();
        using var enumerator = source.GetEnumerator();
        
        // 遍历匹配前缀部分
        while (enumerator.MoveNext())
        {
            var current = enumerator.Current;
            if (predicate(current))
            {
                matched.Add(current);
            }
            else
            {
                // 遇到不匹配项，返回已匹配集合 + 剩余序列迭代器
                return (matched, GetRemaining(enumerator));
            }
        }
        
        // 所有元素都满足匹配条件，剩余序列为空
        return (matched, Enumerable.Empty<T>());
    }
    
    // 将枚举器剩余元素转为惰性迭代的IEnumerable
    private static IEnumerable<T> GetRemaining<T>(IEnumerator<T> enumerator)
    {
        do
        {
            yield return enumerator.Current;
        } while (enumerator.MoveNext());
    }
}

优化后的业务代码 #

while (data.Any())
{
    var firstItem = data.First();
    int y = firstItem.Year;
    var (year, remaining) = data.SplitTakeWhile(c => c.Year == y);
    data = remaining;

    Console.WriteLine($"{year.Count} items in {y}");
}

优化点说明 #

• 全程仅枚举1次源序列，无重复遍历开销，适配大集合流式处理场景
• 用Any()替代Count() > 0判断非空，仅需读取第一个元素即可返回结果，大幅降低大集合下的判断开销
• 匹配结果直接存储在List中，调用Count属性是O(1)操作，无额外计算成本

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mr. Boy