C#容器源码分析 --- List

List是一个非常常用的泛型集合类,它位于 System.Collections.Generic 命名空间下,本质上是一个动态数组,它提供了一系列方便的方法来管理和操作元素,例如添加、删除、查找等。与传统的数组相比,List可以根据需要动态调整大小,使用起来更加灵活。

.Net4.8源码地址:
list.cs (microsoft.com)https://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/generic/list.cs

内部结构:

1.主要的字段属性:


_defaultCapacity :表示List默认的容量是4。当创建一个List对象且未指定初始容量时,会使用这个默认值。
_items :这是一个泛型数组,用于实际存储 List 中的元素。
_size :表示当前 List中实际存储的元素数量。它反映了列表中有效元素的个数。
_version :用于记录 List的版本号。每当对列表进行添加、删除等修改操作时,这个版本号会增加。它主要用于在迭代列表时检测列表是否被修改,如果被修改则会抛出异常,以保证迭代的安全性。

在源码中可以看到对_version的操作如下:




在上述函数(不完全列举)中都有_version++的操作
_emptyArray:这是一个静态只读的空数组,用于在某些情况下表示空列表。

Capacity: 返回或者设置List的容量。
Count:返回List的实际存储元素的数量

2.构造函数:

1.当使用无参构造函数 创建List对象时,会将_items初始化为_emptyArray,

此时列表的初始容量为 0,当有元素添加进来时,会根据需要进行扩容。

  1. 指定初始容量的构造函数 :允许指定List的初始容量。如果传入的容量小于 0,会抛出ArgumentOutOfRangeException的异常,如果容量为 0,则将_items初始化为_emptyArray;否则,创建一个指定容量的数组并赋值给_items。

3.从现有集合初始化的构造函数:该构造函数接受一个实现了 IEnumerable<T> 接口的集合作为参数。如果传入的集合为 null,会抛出 ArgumentNullException 异常。如果集合是 ICollection<T> 类型,会根据集合的元素数量创建相应大小的数组,并将集合中的元素复制到 _items 数组中;否则,会使用迭代器遍历集合,并通过 Add 方法逐个添加元素。

动态扩容机制:

list扩容一般发生在增加元素的时候,所以首先找到增加元素的函数,如下:

也就是说默认扩容为当前容量的 2 倍,若仍不足则直接扩容到所需的最小容量。

也可以通过设置Capacity的大小,来动态的将原List数组的元素复制到新的数组中。

主要方法:

1.增加:

2.插入:

3.删除:

4.查找:

5.排序:

未完待续。。。

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