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自从我发现了 STL（Standard Template Library），它就成了我编写 C++ 程序时的标配。STL 提供的容器和算法极大地简化了开发工作，提高了代码复用性和可维护性。
最近，我开始研究 C# 中的泛型和标准容器，试图了解它们在实现 STL 类似功能时的表现。本篇文章总结了 C# 的标准容器，以及它们的特点和用法。研究的环境是 Visual C# 2005。

C# 的容器分类​

在 C# 中，容器大致可以分为两类：数组（Array）和集合（Collection）。

1. Array 类
   System.Array 类是 C# 中提供的一种基本容器，可以看作是 STL 中 vector 的类似实现。它提供了数组操作的基础功能，如查找和排序。
   特点：

   • 不需要通过专门的类声明变量。直接使用元素类型加中括号即可声明数组，例如：

     int[] myIntArray = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
     
   • 声明方式直观，但灵活性稍逊于泛型集合。

2. 集合（Collections）
   集合类在 C# 中主要分布在以下两个命名空间中：

   • System.Collections（C# 1.0）
     该命名空间包含了一些非泛型集合类，如：

     • ArrayList
     • BitArray
     • Hashtable
     • Queue
     • SortedList
     • Stack
       这些容器为早期的 C# 提供了数据存储和操作的基本工具，但由于它们不支持类型安全，使用时需要格外注意类型转换问题。

   • System.Collections.Generic（C# 2.0 引入）
     C# 2.0 引入泛型编程后，该命名空间新增了泛型集合类，极大地提升了代码的类型安全性和性能。主要容器包括：

     • Dictionary：键值对集合，类似于 STL 中的 map 和 multimap。
     • LinkedList：双向链表实现，用于插入和删除频繁的场景。
     • List：类似于 STL 中的 vector，是一个动态数组。
     • Queue：先进先出（FIFO）集合，与 STL 中的 queue 功能类似。
     • SortedDictionary 和 SortedList：提供有序存储功能。
     • Stack：后进先出（LIFO）集合，与 STL 中的 stack 类似。

与 STL 的对比​

C# 和 C++ STL 提供的容器种类有一定相似性，但也存在一些显著差异：

虽然两者在功能上有很多重叠，但 C# 的集合通过泛型和命名空间分类，实现了更好的类型安全性和模块化。

主要容器简介​

1. Array Array 提供基础数组功能。声明简单，功能全面，例如：

   int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
   Array.Sort(numbers);
   Array.Reverse(numbers);
   

   它类似于 STL 的 vector，但无法动态扩展长度。

2. Dictionary Dictionary 是一种键值对集合，常用于快速查找和映射。例如：

   Dictionary<string, int> nameToAge = new Dictionary<string, int>();
   nameToAge.Add("Alice", 30);
   nameToAge.Add("Bob", 25);
   

3. List List 是一个动态数组，支持快速随机访问和灵活的扩展。例如：

   List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3 };
   numbers.Add(4);
   numbers.RemoveAt(2);
   

4. Queue 先进先出的集合结构：

   Queue<string> tasks = new Queue<string>();
   tasks.Enqueue("Task 1");
   tasks.Enqueue("Task 2");
   string nextTask = tasks.Dequeue();
   

5. Stack 后进先出的集合结构：

   Stack<string> history = new Stack<string>();
   history.Push("Page 1");
   history.Push("Page 2");
   string lastVisited = history.Pop();
   

总结​

C# 提供的容器丰富多样，尤其是泛型容器在性能和类型安全性上远胜于 C# 1.0 中的非泛型集合。虽然它们与 STL 的容器设计思路有所不同，但在功能实现上，C# 集合为开发者提供了相当强大的工具。无论是选择 Array 还是泛型集合，开发者都能根据需求灵活使用。

当我们在项目中使用DLL时，链接器需要查找DLL输出的变量、函数或C++类等符号信息，并自动生成一个对应的.lib文件。这个.lib文件被称为导入库，它包含了DLL输出的符号列表。如果一个可执行模块需要引用DLL中的符号（使用GetProcAddress除外），则必须链接该导入库。

导入库中包含的信息​

实际上，导入库中并不包含符号的相对虚拟地址（RVA）。它仅仅是一些符号以及与其相关的元数据，例如该库对应的DLL的名称等。（这是我当前的理解，欢迎探讨）。

应用程序如何调用DLL中的函数​

当一个应用程序通过导入库调用DLL中的函数时，这个过程是在进程的主线程开始运行之前由加载器完成的。

加载器按照可执行文件的输入节中指定的DLL名称，通过Windows的搜索路径找到并加载对应的DLL。加载成功后，DLL被映射到进程的地址空间中，此时，加载器根据DLL的实际加载地址和符号信息，将每个输入节中的符号地址填入可执行模块的输入节中，完成动态链接。

这一过程解释了为什么可以使用lib命令通过.def文件生成导入库。

使用def文件生成lib文件的示例​

以下是一个完整的操作流程：

1. 创建一个.def文件​

LIBRARY
  xujian.dll
EXPORTS
  xujian

2. 使用lib命令生成.lib文件​

运行以下命令生成导入库：

lib /def:XX.def /machine:i386 /out:XX.lib

3. 编写一个测试程序​

在工程文件中加入生成的XX.lib后，编写如下代码：

extern "C" void xujian();

int main()
{
    xujian();
    return 0;
}

编译和链接后，程序应该可以正常运行。