C#中如何正确的使用字符串String

前言

c#中提供了比较全面的字符串处理方法，很多函数都进行了封装为我们的编程工作提供了很大的便利。system.string是最常用的字符串操作类，可以帮助开发者完成绝大部分的字符串操作功能，使用方便。

字符串作为所有编程语言中使用最频繁的一种基础数据类型。如果使用不慎，将会造成不必要的内存开销，为此而付出代价。

而要优化此类型，从以下两点入手：

1、尽量少的装箱

2、避免分配额外的内存空间

先从第一点装箱的操作说起,查看如下代码:

 //发生装箱的代码
 string boxoperate = "test" + 4.5f;

其中间语言il代码为如下：

 il_0000: nop
 il_0001: ldstr "test"
 il_0006: ldc.r4 4.5
 il_000b: box [mscorlib]system.single
 il_0010: call string [mscorlib]system.string::concat(object, object)
 il_0015: stloc.0
 il_0016: call valuetype [mscorlib]system.consolekeyinfo [mscorlib]system.console::readkey()
 il_001b: pop
 il_001c: ret

不难看出，上述代码发生了装箱的操作(il代码中的box).装箱之所以会发生性能损耗，因为它要完成如下三个步骤：

1、首先，会为值类型在托管堆中分配内存。除了值类型本身所分配的内存外，内存总量还要加上类型对象指针和同步块索引所占用的内存，

2、将值类型的值复制到新分配的堆内存中。

3、返回已经成为引用类型的对象的地址。

在来看以下代码：

//没有发生装箱的代码
 string boxoperate = "test" + 4.tostring();

其中间il代码如下:

 il_0000: nop
 il_0001: ldstr "test"
 il_0006: ldc.r4 4
 il_000b: stloc.1
 il_000c: ldloca.s 1
 il_000e: call instance string [mscorlib]system.single::tostring()
 il_0013: call string [mscorlib]system.string::concat(string, string)
 il_0018: stloc.0
 il_0019: call valuetype [mscorlib]system.consolekeyinfo [mscorlib]system.console::readkey()
 il_001e: pop
 il_001f: ret

如上，并没有发生任何装箱操作，但是达到的结果却是我们想要的。原因是 4.tostring() 这行代码并没有发生装箱行为，是实际调用的是整数型的tostring()方法，其原型如下:

　public override string tostring(){
  return number.formatint32(m_value, null, numberformat.currentinfo);
 }

可能有人会问，是不是原型中的 number.format_xxx方法会发生装箱行为呢？实际上，number.format_xxx方法是一个非托管的方法，其原型如下：

[methodimpl(methodimploptions.internalcall), securitycritical]
public statuc extern string formatint32(int value, string format,numberformatinfo info);

它是通过直接操作内存来完成 int32 到 string 的转换，效率要比装箱高得多。所以，在使用其他值引用类型到字符串得转换比完成拼接时，应当避免使用操作符 “+” 来我完成，而应该使用值引用类型提供得tostring方法。

也许有人会问：即使fcl提供得方法没有发生装箱行为，但在其他情况下，fcl方法内部会不会含有装箱的行为？也许会存在，所以，本人推荐：编写代码中，应当尽量避免发生不必要的装箱代码。

 

第二个方面：避免分配额外的空间。对于clr来说，string对象(字符串对象)是个很特殊的对象，它一旦被赋值就不可改变（在内存中）。在运行时调用system.string类中的任何方法或进行任何运算('=‘赋值，'+‘拼接等)，都会在内存中创建一个新的字符串对象，这也意味着要为该新对象分配新的内存空间。如以下代码会带来额外开销。

private static void test(){
 　　string str1 = "aa";
  str1 = str1 + "123" + "345";
   //以上代码创建了3个string对象，并执行了一次string.contact方法。
}

而在以下代码中，字符串不会在运行时拼接字符串，而是会在编译时直接生成一个字符串。

private static void test()
{
string str= "aa" + "123" + "345";//等效 string str= "aa123345"；
}

private static void test2()
{
const string str = "aa";
string newstr = "123" + str;
//因为str是一个常量，所以该代码等效于 string newstr = "123" + “aa”;
//最终等效于 string newstr = "123aa”;
}

由于使用system.string类会在某些场合带来明显的性能损耗，所以微软另外提供了一个类型stringbuilder来弥补string的不足。

stringbuilder并不会重新创建一个string对象，它的效率源于预先以非托管的方式分配内存。如果stringbuilder没有先定义长度，则默认分配的长度为16。当stringbuilder的长度大于16小于32时，stringbuild又会重新分配内存，使之成为16的倍数。stringbuilder重新分配内存时按照上次的容量加倍进行分配的。注意：stringbuilder指定的长度要合适，太小了，需要频繁分配内存；太大了，浪费内存空间。

以下是例子举例：

private static string test3()
  {
   string a = "t";
   a += "e";
   a += "s";
   a += "t";
   return a;
  }
  private static string test4()
  {
   string a = "t";
   string b = "e";
   string c = "s";
   string d = "t";
   return a + b + c + d;
  }
  //以上两种效率都不高效。不要以为前者比后者创建的字符串对象更少，事实上，两者创建的字符串对象相等
  //且前者进行了3次的string.contact方法调用，比后者还多了两次。

要完成上图的运行时的字符串拼接(注意：是运行时)，更佳的做法是使用stringbuilder类型，代码如下：

private static string test5()
  {
   string a = "t";
   string b = "e";
   string c = "s";
   string d = "t";
   stringbuilder sb = new stringbuilder(a);
   sb.append(b);
   sb.append(c);
   sb.append(d);
   return sb.tostring();
   //因为说的是运行时，所以没必要使用以下代码
   //stringbuilder sb = new stringbuilder("t");
   //sb.append("e");
   //sb.append("s");
   //sb.append("t");
   //return sb.tostring();
  }

微软还提供了另外一个来简化这种操作，即使用string.format 方法。string.format方法在内部使用stringbuilder 进行字符串格式化，如下图代码：

private static string test6()
{
  //为演示，定义4个变量
  string a = "t";
  string b = "e";
  string c = "s";
  string d = "t";
  return string.format("{0}{1}{2}{3}", a, b, c, d);
}

总结：

在使用string字符串时，应该尽量避免装箱操作和“+”连接操作。

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。