C# List<double> 的大小与 double[] 大小的比较

Question

所以我刚刚在测试微软的CLR Profiler，并且我写了一个小程序，创建了一个包含1,000,000个double的列表。我检查了堆栈，结果发现List<>大小约为124KB（我不记得确切数字，但大约是这样）。这真的让我震惊，如果它有1百万个double，怎么可能只有124KB呢？无论如何，之后我决定检查一个double[1000000]。出乎意料的是（好吧其实这是我预期的List<>), 数组大小为7.6MB。巨大的差异！

它们为什么不同？List<>是如何管理其元素，以使其（极其）内存高效？我的意思是，不像另外的7.5 MB在其他地方，因为在我创建了1百万个double之后，应用程序的大小增加了约3或4KB。

- Carlo

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你所说的“应用程序大小大约增加了3或4 KB”的意思是什么？数组是动态分配的，所以最终的可执行文件并不重要。相反，请查看任务管理器中的“内存使用”参数。 - Dewfy

Answer 1

List<T> 使用数组来存储值/引用，所以我怀疑除了 List<T> 添加的一些开销外，大小不会有任何差异。

给定以下代码

var size = 1000000;
var numbers = new List<double>(size);
for (int i = 0; i < size; i++) {
   numbers.Add(0d);
}

对于相关对象，堆看起来像这样

0:000> !dumpheap -type Generic.List  
 Address       MT     Size
01eb29a4 662ed948       24     
total 1 objects
Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
662ed948        1           24 System.Collections.Generic.List`1[[System.Double,  mscorlib]]
Total 1 objects

0:000> !objsize 01eb29a4    <=== Get the size of List<Double>
sizeof(01eb29a4) =      8000036 (    0x7a1224) bytes     (System.Collections.Generic.List`1[[System.Double, mscorlib]])

0:000> !do 01eb29a4 
Name: System.Collections.Generic.List`1[[System.Double, mscorlib]]
MethodTable: 662ed948
EEClass: 65ad84f8
Size: 24(0x18) bytes
 (C:\Windows\assembly\GAC_32\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)
Fields:
      MT    Field   Offset                 Type VT     Attr    Value Name
65cd1d28  40009d8        4      System.Double[]  0 instance 02eb3250 _items    <=== The array holding the data
65ccaaf0  40009d9        c         System.Int32  1 instance  1000000 _size
65ccaaf0  40009da       10         System.Int32  1 instance  1000000 _version
65cc84c0  40009db        8        System.Object  0 instance 00000000 _syncRoot
65cd1d28  40009dc        0      System.Double[]  0   shared   static _emptyArray
    >> Domain:Value dynamic statics NYI
 00505438:NotInit  <<

0:000> !objsize 02eb3250 <=== Get the size of the array holding the data
sizeof(02eb3250) =      8000012 (    0x7a120c) bytes (System.Double[])

因此，List<double>占用了8,000,036字节，而底层数组占用了8,000,012字节。这与引用类型（Array）通常的12字节开销和1,000,000个double所需的8字节相吻合。除此之外，List<T>还为上述字段添加了额外的24字节开销。

结论：我没有看到任何证据表明对于相同数量的元素，List<double>比double[]占用更少的空间。

- Brian Rasmussen

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没错，我已经三次检查过了，大小几乎相同，实际上List<>稍微大一些。我不知道第一次可能出了什么问题，我在使用CLR分析器运行应用程序时确实遇到了一些麻烦，所以当我运行100万个双精度代码时，可能是在查看应用程序的不同实例。感谢您纠正了这个问题。 - Carlo

Carlo，我学会了质疑所有分析/剖析工具的结果，并且总是要得到“第二意见”，即使结果符合我的期望。往往情况下这只是无法解释的，但有时候“奇怪”背后隐藏着更深刻的理解。 - peterchen

Answer 2

请注意，列表是动态增长的，通常在达到内部缓冲区大小时会将其大小加倍。因此，新列表最初可能会有类似于4个元素数组的东西，当您添加了前4个元素后，第5个元素将导致内部重新分配，将缓冲区加倍为(4 * 2)。

- Yuri Astrakhan