【C#知识点详解】List＜T＞储存布局详解
本日来先容一下List内部的存储布局，话不多说直接开始。内部数据
List内部接纳了连续数组的方式存储数据，此中包罗了三个紧张的成员变量，示比方下：
// 用于存储数据的数组
internal T[] _items;
// 列表中实际包含数据的数量
internal int _size;
// 版本号，用于迭代时检测是否修改
internal int _version;
[*]T[] _items：存储数据的数组，实际存储数据的地方。
[*]int _size：实际包罗数据的数量，用于记载_items实际存储数据的数量。
[*]int _version：版本号，List迭代时用于检测_items是否被修改。
数据利用
添加数据
List添加数据是在数据队列尾部举行添加（不是数组尾部），添加时会对_size计数举行增长，示例代码如下：
public void Add(T item)
{
_version++;
T[] array = _items;
int size = _size;
if ((uint)size < (uint)array.Length)
{
_size = size + 1;
array = item;
}
} 当_items容积不敷时，List会举行扩容，默认会扩容到原来的2倍。然后会创建一个新的newItems数组，并将原先的_items数据拷贝进去，示例代码如下：
internal void Grow(int capacity)
{
int newCapacity = _items.Length == 0 ? DefaultCapacity : 2 * _items.Length;
if ((uint)newCapacity > Array.MaxLength)
newCapacity = Array.MaxLength;
if (newCapacity < capacity)
newCapacity = capacity;
Capacity = newCapacity;
}
public int Capacity
{
get => _items.Length;
set
{
if (value != _items.Length)
{
if (value > 0)
{
T[] newItems = new T;
if (_size > 0)
{
Array.Copy(_items, newItems, _size);
}
_items = newItems;
}
}
}
}
移除数据
List在移除数据的时间较常用的两个方法是Remove(T item)和RemoveAt(int index)。Remove()的实行过程也是先找到数据所在位置的索引，然后在调用RemoveAt()方法，示例代码如下：
public bool Remove(T item)
{
int index = IndexOf(item);
if (index >= 0)
{
RemoveAt(index);
return true;
}
return false;
} RemoveAt()的实行过程是将索引后的数据拷贝前移，拷贝完成后再将末了一位设置成默认值，示例代码如下：
public void RemoveAt(int index)
{
_size--;
if (index < _size)
{
Array.Copy(_items, index + 1, _items, index, _size - index);
}
if (RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>())
{
_items = default!;
}
_version++;
}
插入数据
List在插入数据时会调用Insert(int index, T item)接口，插入数据的实行过程与移除数据比力相似，插入数据是将索引位置的数据拷贝后移，然后将索引位置举行赋值，示例代码如下：
public void Insert(int index, T item)
{
// Note that insertions at the end are legal.
if ((uint)index > (uint)_size)
{
ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRangeException(ExceptionArgument.index, ExceptionResource.ArgumentOutOfRange_ListInsert);
}
if (_size == _items.Length) Grow(_size + 1);
if (index < _size)
{
Array.Copy(_items, index, _items, index + 1, _size - index);
}
_items = item;
_size++;
_version++;
}
访问数据
在List中访问数据最常用的方式是索引访问，通过this直接获取修改数据。由于数据存储在_items数组中，访问数据时唯一必要留意的只有越界题目。示例代码如下：
public T this
{
get
{
// Following trick can reduce the range check by one
if ((uint)index >= (uint)_size)
{
ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRange_IndexMustBeLessException();
}
return _items;
}
set
{
if ((uint)index >= (uint)_size)
{
ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRange_IndexMustBeLessException();
}
_items = value;
_version++;
}
}
利用场景
基于前面临List的先容，List的利用场景可以归纳如下：
[*]List提供了机动的数组存储空间，当数组元素数量不确定时可以选择List。
[*]List有较为机动的数据访问机制，通过索引值即可访问数据，在必要随机访问数据时可以选择List。
[*]List存储的数据为连续的数组空间，在遍历数据时有较快的速率。
[*]List存储的数据为连续的数组空间，在频仍的添加/移除数据时，发起利用Add(T item)和RemoveAt(int lastIndex)方法，这两个方法是在数组尾部举行的数据利用。
[*]List存储的数据为连续的数组空间，在调用Insert(int index, T item)和RemoveAt(int index)方法插入/移除数据时，会举行数组数据的拷贝，以是不发起高频利用。必要高频在头部/中心插入/删除数据时可以利用LinkedList<T>。
相干文档链接
List官方文档：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.collections.generic.list-1?view=net-9.0
List源码地点：
https://source.dot.net/#System.Private.CoreLib/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Collections/Generic/List.cs
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