C#如何为列表动态分配内存<；T>；？

从回答到

理论上，List的当前实现中可以存储的最大元素数为Int32.MaxValue——略多于20亿

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我们看到一张单子可以包含大量的项目。我假设编译器不会为

List

的每一个新实现腾出20亿倍于

t

的空间，那么列表是如何动态增长的呢？它有指向内存中非连续空间的指针吗？

您的假设是正确的，编译器不分配任何内容。

列表

类在内部使用数组来存储元素，并在每次调用

添加时检查数组的大小是否足够，如您所见：

公共作废添加（T项）{
如果（_size==_items.Length）确保可恢复性（_size+1）；
_项目[_size++]=项目；
_版本++；
}
私人无效保证资本（整数最小值）{
如果（_项目长度Array.maxraraylength）newCapacity=Array.maxraraylength；
如果（新容量<最小值）新容量=最小值；
容量=新容量；
}
}
实现该类是为了在引擎盖下使用内部
T[]
数组。如果使用构造函数初始化它，它将分配指定大小的数组。如果使用默认构造函数，则默认容量为4，但在本例中，仅在第一次添加时才分配数组

每次向列表中添加元素时，它都会首先检查容量是否已达到（即现有的
计数是否等于
容量
）。如果是这样，它将创建一个大小为前一个数组两倍的新数组，将所有现有元素复制到该数组中，然后继续写入新元素。这将在后续元素添加时无限期地发生，直到达到您引用的硬限制（
Int32.MaxValue
）

就性能而言，这意味着添加一个元素是O（1）或O（n）操作，这取决于是否需要增加容量（如下所述）。但是，由于容量在需要增加时会翻倍，因此随着列表的增大，这种重新分配的频率会呈指数级下降。例如，从4开始，容量增加将发生在4、8、16、32、64、128等元素。因此，调用
Add
n次时，重新分配的总成本大约为4 + 8. + 16 + … + n/8 + n/4 + n/2，仍然对应于O（n）

下面的示例显示了内部数组在一系列加法操作中的状态：

                               //   ┌┐
var list = new List<char>();   //   ││   Count:    0
                               //   └┘   Capacity: 0
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('h');                 //   │ h │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    1
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('e');                 //   │ h │ e │ ░ │ ░ │   Count:    2
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ ░ │   Count:    3
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ l │   Count:    4
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('o');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    5
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add(' ');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ ░ │ ░ │   Count:    6
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('w');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ ░ │   Count:    7
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('o');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │   Count:    8
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('r');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    9
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    10
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('d');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ l │ d │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    11
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16

//┌┐
var list=新列表（）；//││   计数：0
//   └┘   容量：0
//   ┌───┬───┬───┬───┐
列表。添加（'h'）；//│ H│ ░ │ ░ │ ░ │   计数：1
//   └───┴───┴───┴───┘   容量：4
//   ┌───┬───┬───┬───┐
列表。添加（'e'）；//│ H│ E│ ░ │ ░ │   计数：2
//   └───┴───┴───┴───┘   容量：4
//   ┌───┬───┬───┬───┐
列表。添加（'l'）；//│ H│ E│ L│ ░ │   计数：3
//   └───┴───┴───┴───┘   容量：4
//   ┌───┬───┬───┬───┐
列表。添加（'l'）；//│ H│ E│ L│ L│   计数：4
//   └───┴───┴───┴───┘   容量：4
//   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add（'o'）；//│ H│ E│ L│ L│ o│ ░ │ ░ │ ░ │   计数：5
//   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   容量：8
//   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
列表。添加（“”）；//│ H│ E│ L│ L│ o│   │ ░ │ ░ │   计数：6
//   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   容量：8
//   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
列表。添加（'w'）；//│ H│ E│ L│ L│ o│   │ W│ ░ │   计数：7
//   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   容量：8
//   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add（'o'）；//│ H│ E│ L│ L│ o│   │ W│ o│   计数：8
//   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   容量：8
//   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬──?
                               //   ┌┐
var list = new List<char>();   //   ││   Count:    0
                               //   └┘   Capacity: 0
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('h');                 //   │ h │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    1
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('e');                 //   │ h │ e │ ░ │ ░ │   Count:    2
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ ░ │   Count:    3
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ l │   Count:    4
                               //   └───┴───┴───┴───┘   Capacity: 4
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('o');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    5
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add(' ');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ ░ │ ░ │   Count:    6
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('w');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ ░ │   Count:    7
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('o');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │   Count:    8
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 8
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('r');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    9
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('l');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    10
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16
                               //   ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
list.Add('d');                 //   │ h │ e │ l │ l │ o │   │ w │ o │ r │ l │ d │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │ ░ │   Count:    11
                               //   └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘   Capacity: 16