Как работает IEnumerable (подробно)?csharp-128

public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
{
    IEnumerator<T> GetEnumerator();
}

public interface IEnumerator<T> : IDisposable, IEnumerator
{
    T Current { get; }
}

var numbers = Enumerable.Range(1, 10); // Не создает элементы сразу
foreach (var n in numbers)             // Создание по требованию
{
    Console.WriteLine(n);
}

foreach (var item in collection)
{
    // Тело цикла
}

var enumerator = collection.GetEnumerator();
try
{
    while (enumerator.MoveNext())
    {
        var item = enumerator.Current;
        // Тело цикла
    }
}
finally
{
    (enumerator as IDisposable)?.Dispose();
}

public class FibonacciSequence : IEnumerable<long>
{
    public IEnumerator<long> GetEnumerator()
        => new FibonacciEnumerator();

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        => GetEnumerator();

    private class FibonacciEnumerator : IEnumerator<long>
    {
        private long _current = 1;
        private long _previous = 0;

        public long Current => _current;
        object IEnumerator.Current => Current;

        public bool MoveNext()
        {
            var next = _current + _previous;
            _previous = _current;
            _current = next;
            return true; // Бесконечная последовательность
        }

        public void Reset()
            => (_current, _previous) = (1, 0);

        public void Dispose() { }
    }
}

var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var enumerator = list.GetEnumerator();
list.Add(4); // Изменяем коллекцию
enumerator.MoveNext(); // InvalidOperationException

public IEnumerable<int> GetOddNumbers(int max)
{
    for (int i = 0; i <= max; i++)
    {
        if (i % 2 != 0)
            yield return i; // Состояние сохраняется между вызовами MoveNext()
    }
}

public struct Enumerator : IEnumerator<T>
{
    private readonly List<T> _list;
    private int _index;
    // Реализация методов
}

var result = collection
    .Where(x => x > 0)  // Не выполняется сразу
    .OrderBy(x => x)    // Не выполняется сразу
    .Take(10);          // Не выполняется сразу

foreach (var item in result) // Выполнение при итерации

public async IAsyncEnumerable<int> GetDataAsync()
{
    while (true)
    {
        var data = await FetchDataAsync();
        yield return data;
    }
}

await foreach (var item in GetDataAsync())
{
    // Обработка
}

public class OptimizedEnumerable<T> : IEnumerable<T>
{
    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
        => new OptimizedEnumerator();

    // Специальная реализация для Count(), Any() и т.д.
    public int Count() => /* прямое вычисление */;
    public bool Any() => /* проверка без полного перебора */;
}