Почему foreach в C# ведет себя таким образом и есть ли способ исправить это в будущем?

foreach (var c in p) 
{
}

красиво избегает проблемы, не так ли?

foreach ведет себя так, как может.

Когда foreach выполняет итерацию по коллекции, она не обязательно знает что-либо о типах, которые будут возвращены (это может быть набор реализаций интерфейса или просто объекты в случае более старых коллекций в стиле «мешок» .NET).

Рассмотрим этот пример:

var bag = new ArrayList();
bag.Add("Some string");
bag.Add(1);
bag.Add(2d);

Как будет вести себя foreach в этом случае (в коллекции есть строка, целое число и двойное число)? Вы можете заставить foreach перебирать наиболее совместимый тип, которым в данном случае является Object:

foreach(object o in bag)
{
    // Do work here
}

Интересно, что использование var сделает именно это:

foreach(var o in bag)
{
    // o is an object here
}

Но члены объекта не позволят вам сделать ничего полезного.

Единственный способ сделать что-то полезное — это положиться на то, что разработчик укажет точный тип, который он хочет использовать, а затем попытается выполнить приведение к этому типу.

Вы можете создать метод расширения для IEnumerable, который является типобезопасным:

public static void Each(this IEnumerable @this, Action action)
{
    if (@this == null) throw new ArgumentNullException("this");
    if (action == null) throw new ArgumentNullException("action");

    foreach (TElement element in @this)
    {
        action(element);
    }
}

Он немного отличается от цикла foreach и вызовет дополнительные накладные расходы, но обеспечит безопасность типов.

Что касается почему:

Используя массивы, компилятор фактически переводит оператор foreach в нечто, похожее на следующее.

private static void OriginalCode(long[] elements)
{
    foreach (int element in elements)
    {
        Console.WriteLine(element);
    }
}

private static void TranslatedCode(long[] elements)
{
    int element;
    long[] tmp1 = elements;
    int tmp2 = 0;

    while (tmp2 < elements.Length)
    {
        // the cast avoids an error
        element = (int)elements[tmp2++];
        Console.WriteLine(element);
    }
}

Как видите, сгенерированное приведение позволяет избежать ошибки времени выполнения и, конечно же, приводит к семантической ошибке в вашем случае.

Кстати, то же самое касается IEnumerable и foreach, что приводит к следующему коду, приводящему к такому же поведению и проблеме.

private static void OriginalCode(IEnumerable<long> elements)
{
    foreach (int element in elements)
    {
        Console.WriteLine(element);
    }
}

private static void TranslatedCode(IEnumerable<long> elements)
{
    int element;
    IEnumerator<long> tmp1 = elements.GetEnumerator();

    try
    {
        while (tmp1.MoveNext())
        {
            element = (int)tmp1.Current;
            Console.WriteLine(element);
        }
    }
    finally
    {
        (tmp1 as IDisposable).Dispose();
    }
}

EDIT: уточнено и исправлено на основе комментария codymax.

На основании моей интерпретации раздела 8.8.4 в C# Spec foreach расширяется, как показано ниже. (См. Часть, начинающуюся со слов «Если тип выражения X является типом массива, то происходит неявное преобразование ссылки из X в интерфейс System.Collections.IEnumerable».

В первом случае значения выше int.MaxValue преобразуются в -1. Это связано с тем, что операции не вызывают переполнение по умолчанию . Поскольку в первом случае преобразование происходит в непроверенном контексте, в разделе 7.6.12 описывается, что должно произойти, т.е.

результат усекается путем отбрасывания любых старших битов, которые не соответствуют типу назначения.

Второй, как и ожидалось, создает исключение InvalidCastException во время выполнения. Вероятно, это связано с тем, что тип, возвращаемый Enumerator.Current. Возможно, есть раздел, который описывает это, но я его не искал.

        long[] b = long[0] ;


        System.Collections.IEnumerator le = ((long[])(b)).GetEnumerator();

        int i2;
        while (le.MoveNext())
        {
            i2 = (int)(long)le.Current;

        }




        Person[] p = new Person[1] { mypers };

        System.Collections.IEnumerator e = ((Person[])(p)).GetEnumerator();

        Customer c;
           while (e.MoveNext())
           {
               c = (Customer)(Person)e.Current;

            }