C#拾遺補闕【01】：字串

胖嘟嘟的梆子發表於2022-03-28
C#字串

一、string是特殊的引用型別

​ 眾所周知，string是引用型別。為什麼string是引用型別，最簡單的方法，f12轉到string的定義。顯而易見，string的本質是類,字串儲存在堆中，而string作為關鍵字，是String的別名。

​ 然而，例項一個string物件不需要使用 new 關鍵字，而是直接使用字面值字串，如：

string str= "Hello";
Console.WriteLine(str);
Console.ReadKey();

​ 用ILSpy檢視上述的程式碼IL，未出現預期的IL指令newobj，只有一個特殊的ldstr指令，CLR使用一種特殊的方式構造string物件。

​ 當然，String類也提供了不同的建構函式，可使用new構造字串，如：


​ 試著用new構造一個string物件，檢視其產生的IL，驚喜的發現new構造的字串使用IL指令newobj。

string str= new string(new char[] { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' });

二、string是不可變的

​ string物件最為重要的一個特徵：字串一旦建立便是恆定不變，字串一經建立便不能更改，不能邊長、變短或修改字元。string物件發生修改時，實際上不會改變原來的值，而是在託管堆中重新建立一個新的字串，將新的引用地址傳遞給string物件，如下圖程式碼和託管堆變化示例

string str= "Hello";
str = "你好";

​ 由上圖可知，每次對字串進行操作，都需要在託管堆中重新分配一個新的空間地址來儲存字串，如果頻繁操作某一個string物件字串，會在堆上建立大量的物件，從而影響效能。如果需要頻繁操作字串，推薦使用StringBuilder。下面是string和StringBuilder簡單的對比：

string str= string.Empty;
Stopwatch watch = new Stopwatch(); 
watch.Start();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
  str += "Hello World";
}

watch.Stop();
Console.WriteLine(watch.Elapsed);

watch.Restart();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
  sb.Append("Hello World");
}

watch.Stop();
Console.WriteLine(watch.Elapsed);

三、字串駐留

​ ​ 字串是我們十分頻繁使用的型別，由於字串是不可變的特性，會創造大量的物件，因而有了字串駐留。先看看下面的例子：

string str1 = "Hello";
string str2 = "Hello";
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(str1,str2));

輸出：True。也就是說，str1和str2這兩個string物件都引用了同一個記憶體地址

接下來繼續擴充示例：

string str1 = "Hello";
string str2 = "Hello";
string str3 = " LiMing";
string str4 = "Hello LiMing";
string str5 = "Hello" + " LiMing";
string str6 = str3 + " LiMing"; ;
string str7 = str3 + str4;

Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(str1,str2));
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(str4, str5));
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(str4, str6));
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(str4, str7));

​ 從上面的例子不難發現，並不是所有相等的字串的地址都是一樣的。實際上，在CLR內部維護了一個雜湊表，在這個雜湊表中，key時字串，value是託管堆中的地址。在程式執行中，CLR將字面值(形如str1)的字串，都會通過駐留機制，將這些字串進行維護到雜湊表中。當s建立str1時，會先判斷是否在雜湊表中有相同的字串，如果沒有，則建立一個新的物件；當建立str2時，雜湊表中已經有相同的字串時，直接返回已有的引用地址給str2。那為什麼str6、str7的引用地址和str4不相同呢？因為str6、str7是動態字串，即非字面值的字串。

《CLR Via C#》

字串的駐留（String Interning） - Artech - 部落格園 (cnblogs.com)

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