重学c#系列——list(十二)

2021-10-25

前言

简单介绍一下list。

正文

这里以list 为介绍。

private static readonly T[] s_emptyArray = new T[0];
public List()
{
  this._items = List<T>.s_emptyArray;
}

list 本质是一个数组。

同样我们可以指定容量,如果我们知道了我们大概需要多少数据,那么我们可以指定一下,这样避免了resize的损耗。

就跟我们操作系统一样,提前申请内存大小。所以我们程序一般都有一个申请内存,实际使用内存,内存碎片这几个概念。

添加也是很简单哈。

public void Add(T item)
{
  ++this._version;
  T[] items = this._items;
  int size = this._size;
  if ((uint) size < (uint) items.Length)
  {
	this._size = size + 1;
	items[size] = item;
  }
  else
	this.AddWithResize(item);
}

判断是否满了,如果没满直接存到数组里面去,如果满了,那么resize一下。

看下resize。

private void AddWithResize(T item)
{
  int size = this._size;
  this.EnsureCapacity(size + 1);
  this._size = size + 1;
  this._items[size] = item;
}

然后看一下扩容步骤。

private void EnsureCapacity(int min)
{
  if (this._items.Length >= min)
	return;
  int num = this._items.Length == 0 ? 4 : this._items.Length * 2;
  if ((uint) num > 2146435071U)
	num = 2146435071;
  if (num < min)
	num = min;
  this.Capacity = num;
}

首先在做了一次判断,判断是否容量够用,所以是size+1。

if (this._items.Length >= min)
	return;

这里就有人问了外面不是判断了,为什么里面还有判断。

这个就是一些人喜欢谈性能的地方了,认为多此一举,如果里面不判断那么就不是一个成熟的方法,提现不出方法的封闭性,因为方法的作用是之和参数打交道,外面是什么其实是不管的。

那么可以看出,一开始是4,然后后面就是翻倍了。

然后重点看下:

 this.Capacity = num;

这个this.Capacity 并不是普通的变量,而是一个属性哈,不然你都纳闷它是怎么扩容了。

public int Capacity
{
	get => _items.Length;
	set
	{
		if (value < _size)
		{
			ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRangeException(ExceptionArgument.value, ExceptionResource.ArgumentOutOfRange_SmallCapacity);
		}

		if (value != _items.Length)
		{
			if (value > 0)
			{
				T[] newItems = new T[value];
				if (_size > 0)
				{
					Array.Copy(_items, newItems, _size);
				}
				_items = newItems;
			}
			else
			{
				_items = s_emptyArray;
			}
		}
	}
}

首先判断了不能缩容,如果缩容直接异常,其次我们注意道这个Capacity 是piblic的,也就是说我们在外部就可以直接调用。

后面逻辑就很简单创建一个新的数组,然后复制就ok了,然后重新赋值_items。

那么来看一下remove吧。

public bool Remove(T item)
{
	int index = IndexOf(item);
	if (index >= 0)
	{
		RemoveAt(index);
		return true;
	}

	return false;
}

首先是找到其位置:

public int IndexOf(T item)
	=> Array.IndexOf(_items, item, 0, _size);

int IList.IndexOf(object? item)
{
	if (IsCompatibleObject(item))
	{
		return IndexOf((T)item!);
	}
	return -1;
}

可以看一下这个IsCompatibleObject,还是很有趣的。

private static bool IsCompatibleObject(object? value)
{
	// Non-null values are fine.  Only accept nulls if T is a class or Nullable<U>.
	// Note that default(T) is not equal to null for value types except when T is Nullable<U>.
	return (value is T) || (value == null && default(T) == null);
}

从这个说明,其实我们是可以传空对象的。

static void Main(string[] args)
{
	List<object> lists = new List<object>();

	lists.Add(null);

	Console.WriteLine(lists.Count);

	lists.Remove(null);
	Console.ReadLine();
}

那么来看一下removeat吧。

public void RemoveAt(int index)
{
	if ((uint)index >= (uint)_size)
	{
		ThrowHelper.ThrowArgumentOutOfRange_IndexException();
	}
	_size--;
	if (index < _size)
	{
		Array.Copy(_items, index + 1, _items, index, _size - index);
	}
	if (RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>())
	{
		_items[_size] = default!;
	}
	_version++;
}

这里可以看出list的remove操作还是性能损耗很大的,尤其是大的list。

这里有没有注意道一个_version,这个有什么作用呢?

当遍历的时候我们就用的到。

internal Enumerator(List<T> list)
{
	_list = list;
	_index = 0;
	_version = list._version;
	_current = default;
}

public void Dispose()
{
}

public bool MoveNext()
{
	List<T> localList = _list;

	if (_version == localList._version && ((uint)_index < (uint)localList._size))
	{
		_current = localList._items[_index];
		_index++;
		return true;
	}
	return MoveNextRare();
}

private bool MoveNextRare()
{
	if (_version != _list._version)
	{
		ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException_InvalidOperation_EnumFailedVersion();
	}

	_index = _list._size + 1;
	_current = default;
	return false;
}

重点看上面的list,上面表面了,当我们使用foreach 进行遍历的时候,如果我们进行了删除或者添加,那么_version就会发生变化,那么可想而知会抛出异常。

例子:

static void Main(string[] args)
{
	List<object> lists = new List<object>();

	lists.Add("123456");

	lists.Add("1231246");

	lists.Add("dsadadsads");

	lists.Add("eqewqew");

	foreach (var item in lists)
	{
		if (item.ToString() == "1231246")
		{
			lists.Remove(item);
		}
	}

	Console.ReadLine();
}

然后就会抛出异常了。

那么这里就不介绍find了,find 就是遍历数组,找出是否相等。

哦,对了讲另外一个故事。

public int Count => _size;

count-1 就是当前插入的位置。

那么如果你想删除某个元素的时候,那么你可以进行removeat 删除,这样避免了find。

那么非常值得注意的是如果删除了其他元素,如果那么元素的位置小于你记录的位置,那么应该是位置进行减一。

以上仅是个人整理,如有错误望请指点。这个系列后面也会整理一下集合相关的源码。