一个通用列表在内存中是否是连续存储的？

Question

有各种文章，例如 msdn.microsoft.com/en-us/library/ms379570(v=vs.80).aspx，似乎表明通用 List 的项是存储在连续的内存中。然而，我无法找到任何明确的陈述来证明这一点，无论是肯定还是否定。有人知道吗？请注意，很清楚地指出数组是连续的，但这个问题适用于List。

此外，有没有办法直接访问 List 使用的内存？

- goneskiing

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我认为你需要在泛型列表上调用ToArray()方法，以便开始直接访问它的内存。 - dustyhoppe

Answer 1

List<T>的源代码非常明确：

public class List<T> : IList<T>, System.Collections.IList, IReadOnlyList<T>
{
    private const int _defaultCapacity = 4;

    private T[] _items;

一个 List<T> 包含一个 T[] 数组，所以如果数组是连续的（是的），那么 List<T> 也是连续的 :-)

并且从 List<T> 的 MSDN 页面得知：

"The List class is the generic equivalent of the ArrayList class. It implements the IList generic interface by using an array whose size is dynamically increased as required."

至于第二个问题：

"Also is there any way to access the memory used by a List directly?"

你似乎更偏向于理论程序员，所以答案是否定的。对于阅读此文的 "实际" 程序员，他们可以使用：

public static class ArrayFromList
{
    public static FieldInfo GetField<T>()
    {
        return ArrayFromListImpl<T>.Field;
    }

    public static T[] GetArray<T>(List<T> list)
    {
        return ArrayFromListImpl<T>.GetArray(list);
    }

    public static class ArrayFromListImpl<T>
    {
        public static readonly FieldInfo Field;

        public static readonly Func<List<T>, T[]> GetArray;

        static ArrayFromListImpl()
        {
            Field = typeof(List<T>)
                .GetFields(BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic)
                .Where(x => x.FieldType == typeof(T[]))
                .Single();

            var par = Expression.Parameter(typeof(List<T>));
            var exp = Expression.Lambda<Func<List<T>, T[]>>(Expression.Field(par, Field), par);
            GetArray = exp.Compile();
        }
    }
}

使用方法如下：

var lst = new List<int> { 1, 2, 3 };
var ptr = ArrayFromList.GetArray(lst);

请注意，这在一个“理论上”的List<T>上不起作用，因为它将数组隐藏在子对象中 :-)（但在.NET和Mono上可以工作:-)）

- xanatos

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是的，但这只是当前实现的细节，而不是公共接口层面的保证。 - goneskiing

@goneskiing 现在好了吗？请注意，这是C#，不是C++。.NET库没有对其所有特性进行啰嗦的描述。它们更多地是“这是Microsoft .NET...开心点”。 - xanatos

请注意，如果 T 是引用类型，那么句柄在内存中将是连续的，但实际对象不会连续。 - Lucas Trzesniewski

其实我并不是很理论！我有一些代码，可以使用 pin_ptr 将 .NET 数组数据固定，并将指针传递给一些非托管的 C++ 代码，以避免进行相当大的内存复制。我有一些无法更改的代码，它给了我一个 List 而不是 Array，所以我想做同样的事情。我喜欢你的代码。作为一个不熟悉 C# 的人，我认为这是使用反射来查找 _items 成员变量吗？ - goneskiing

请注意，我只在类型能够进行按位复制的情况下执行此操作。 - goneskiing

@goneskiing 此处使用反射查找一个数组，而在微软的实现中该数组被命名为_items :-) 然后使用一些技巧来缓存对该数组的访问，以便于每种 List<T> 类型只使用一次反射，而连续使用则不再需要。请记住，该数组可能比 List<T> 的 Count 更大！ - xanatos