Как работает метод Count для IEnumerable с бесконечным перечислением в C#?

Что проверяют

Понимаете ли вы отложенное выполнение LINQ и то, что Count() для произвольной последовательности обязан пройти её до конца. Следом часто спрашивают, чем Count() отличается от Any() и от свойства Count у List<T>.

Как отвечать

Enumerable.Count() сначала ищет короткий путь: если источник реализует ICollection<T> или ICollection, возвращается готовое свойство Count без перебора. Похожие оптимизации есть для собственных итераторов LINQ. Если короткого пути нет, метод берёт перечислитель и вызывает MoveNext(), пока тот не вернёт false.

У бесконечного итератора на yield return метод MoveNext() всегда возвращает true. Важная деталь: счётчик внутри Count() увеличивается в блоке checked, поэтому метод не висит вечно, а после int.MaxValue элементов бросает OverflowException. Это пара миллиардов итераций, секунды или десятки секунд. LongCount() на практике уже не закончится.

Что стоит показать в ответе:

• отложенность: var numbers = Infinite(); не выполняет ни строчки тела итератора, работа начинается при перечислении;
• ограничение: Infinite().Take(10).Count() вернёт 10, потому что Take перестаёт запрашивать элементы;
• проверка наличия: Any() останавливается на первом элементе и на бесконечной последовательности сразу вернёт true;
• TryGetNonEnumeratedCount: с .NET 6 можно узнать число элементов, только если это дёшево, для итератора вернётся false;
• материализация: ToList() или ToArray() на бесконечной последовательности закончатся исчерпанием памяти.

Где спотыкаются

Говорят «программа просто зависнет навсегда». Для Count() это неточно: будет исключение переполнения, и знание про checked хорошо выделяет ответ.

Пишут if (items.Count() > 0) вместо items.Any(). На IEnumerable из запроса к базе или чтения файла это полный проход ради одного факта.

Не замечают многократного перечисления: вызвали Count(), потом foreach по тому же IEnumerable, и генератор или запрос отработал дважды. Если данные нужны несколько раз, их материализуют один раз через ToList().