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C#容器源码分析 --- List

news 来源：原创 2025/9/17 16:35:55

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。
2. 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。。。