为何C#中List.Sort((x,y)=>x-y)无内存分配？

以下是List<T>.Sort(Comparison<T>)的核心实现代码：

public void Sort(Comparison<T> comparison) {
    if( comparison == null) {
        ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.match);
    }
    Contract.EndContractBlock();

    if( _size > 0) {
        IComparer<T> comparer = new Array.FunctorComparer<T>(comparison);
        Array.Sort(_items, 0, _size, comparer);
    }
}

从代码看，每次调用Sort时都会创建一个Array.FunctorComparer<T>对象，但运行下面的测试代码后，却发现没有内存分配：

public static void Main(string[] args)
{
    List<int> list = new List<int>();
    list.Add(1);
    list.Add(2);
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        long cnt = GC.GetTotalMemory(false);
        list.Sort((x ,y) => x - y);
        Console.WriteLine(GC.GetTotalMemory(false) - cnt);
    }
}

核心原因解析 #

• Array.FunctorComparer<T>是值类型
  你看到的new关键字容易产生误导——实际上Array.FunctorComparer<T>是一个struct（值类型），而非引用类型。值类型的实例分配在栈上，不会占用托管堆内存，自然不会被GC.GetTotalMemory统计到。

• JIT编译器的内联优化
  JIT会对这段代码执行激进优化：它会直接将FunctorComparer的比较逻辑内联到Sort方法中，甚至完全消除这个临时结构体的创建，直接使用传入的Comparison<T>委托完成比较操作，彻底避免了额外的内存开销。

• 无捕获lambda的委托缓存
  测试代码中的(x,y) => x - y没有捕获外部变量，JIT会将它编译为静态方法，并缓存对应的委托实例。因此多次调用Sort时，不会每次都创建新的委托对象，进一步减少了潜在的内存分配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者M SLICENT