C#の「コレクションが変更されました。列挙操作は実行されない可能性があります」エラーの原因と解決策

C#で foreach ループを使ってコレクション（例：List<T>）を列挙している最中に、そのコレクションへ要素の追加や削除といった変更を加えると、実行時に以下の例外がスローされます。

Exception: Collection was modified; enumeration operation may not execute.
（例外：コレクションが変更されました。列挙操作は実行されない可能性があります。）

エラーが発生する理由

foreach は内部で列挙子（Enumerator）を取得し、それを使ってコレクションを先頭から順番に走査します。List<T> の列挙子は取得時点のコレクションの状態（バージョン）を記録しており、列挙中に要素が追加・削除されて構造が変化すると、その不一致が検出されます。これは要素の読み飛ばしや二重処理といった予期しない動作を防ぐための保護機構であり、結果として InvalidOperationException がスローされます。

エラーが発生するコード例

using System;
using System.Collections.Generic;
namespace DemoApplication {
    public class Program {
        static void Main(string[] args) {
            try {
                var studentsList = new List<Student> {
                    new Student {
                        Id = 1,
                        Name = "John"
                    },
                    new Student {
                        Id = 0,
                        Name = "Jack"
                    },
                    new Student {
                        Id = 2,
                        Name = "Jack"
                    }
                };
                foreach (var student in studentsList) {
                    if (student.Id <= 0) {
                        studentsList.Remove(student);
                    }
                    else {
                        Console.WriteLine($"Id: {student.Id}, Name: {student.Name}");
                    }
                }
            }
            catch(Exception ex) {
                Console.WriteLine($"Exception: {ex.Message}");
                Console.ReadLine();
            }
        }
    }
    public class Student {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }
}

出力結果

Id: 1, Name: John
Exception: Collection was modified; enumeration operation may not execute.

上記の例では、studentsList を対象に foreach ループを実行しています。学生の Id が 0 以下の場合に studentsList.Remove(student) を呼び出して要素を削除していますが、この操作により列挙中にコレクションのサイズが変化し、実行時に例外が発生してしまいます。

解決策1：ToList() でコピーを列挙する

最も手軽な対処法は、foreach の開始時に ToList() を呼び出して元のリストのコピーを作成し、そのコピーを列挙することです。こうすれば、ループ内で元のリストを変更しても、列挙対象のコレクションには影響しません。

foreach (var student in studentsList.ToList())

ToList() を使った完全なコード例は以下の通りです。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
namespace DemoApplication {
    public class Program {
        static void Main(string[] args) {
            var studentsList = new List<Student> {
                new Student {
                    Id = 1,
                    Name = "John"
                },
                new Student {
                    Id = 0,
                    Name = "Jack"
                },
                new Student {
                    Id = 2,
                    Name = "Jack"
                }
            };
            foreach (var student in studentsList.ToList()) {
                if (student.Id <= 0) {
                    studentsList.Remove(student);
                }
                else {
                    Console.WriteLine($"Id: {student.Id}, Name: {student.Name}");
                }
            }
            Console.ReadLine();
        }
    }
    public class Student {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }
}

出力結果

Id: 1, Name: John
Id: 2, Name: Jack

今度は例外が発生せず、Id が 0 の Jack だけが正しく削除されました。

解決策2：逆順の for ループで削除する

インデックスでアクセスできる List であれば、後ろから前へ向かって走査する for ループを使う方法もあります。末尾側から削除していけば、未処理の要素のインデックスがずれないため、安全に要素を削除できます。

for (int i = studentsList.Count - 1; i >= 0; i--) {
    if (studentsList[i].Id <= 0) {
        studentsList.RemoveAt(i);
    }
}

解決策3：RemoveAll() を使う

条件に一致する要素をまとめて削除したい場合は、List<T>.RemoveAll() メソッドが便利です。ラムダ式で条件を指定するだけで、該当するすべての要素を1行で安全に削除できます。

studentsList.RemoveAll(s => s.Id <= 0);

まとめ

foreach ループの実行中にコレクション自体を変更すると、「Collection was modified; enumeration operation may not execute」例外が発生します。対処法としては、① ToList() でコピーを列挙する、② 逆順の for ループで削除する、③ RemoveAll() で一括削除する、のいずれかを状況に応じて選びましょう。