C# String字符串案例詳解
string是一種很特殊的數據類型，它既是基元類型又是引用類型，在編譯以及運行時，.Net都對它做了一些優(yōu)化工作，正式這些優(yōu)化工作有時會迷惑編程人員，使string看起來難以琢磨。這篇文章共四節(jié)，來講講關于string的陌生一面。
一．恒定的字符串
要想比較全面的了解stirng類型，首先要清楚.Net中的值類型與引用類型。
在C#中，以下數據類型為值類型： bool、byte、char、enum、sbyte以及數字類型(包括可空類型)
以下數據類型為引用類型： class、interface、delegate、object、stirng
看到了嗎，我們要討論的stirng赫然其中。被聲明為string型變量存放于堆中，是一個徹頭徹尾的引用類型。那么許多同學就會對如下代碼產生有疑問了，難道string類型也會“牽一發(fā)而動全身”嗎？讓我們先來看看以下三行代碼有何玄機：
string a = "str_1"; string b = a; a = "str_2";
不要說無聊，這一點時必須講清楚的！在以上代碼中，第3行的“=”有一個隱藏的秘密：它的作用我們可以理解為新建，而不是對變量“a”的修改。以下是IL代碼，可以說明這一點：
.maxstack 1 .locals init ([0] string a,[1] string b) IL_0000: nop IL_0001: ldstr "str_1" IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldloc.0 IL_0008: stloc.1 IL_0009: ldstr "str_2" IL_000e: stloc.0 //以上2行對應 C#代碼 a = "str_2"; IL_0015: ret
可以看出IL代碼的第1、6行，由ldstr指令創(chuàng)建字符串"str_1"，并將其關聯到了變量“a”中；7、8行直接將堆棧頂部的值彈出并關聯到變量“b”中；9、10由ldstr創(chuàng)建字符串"str_2"，關聯在變量“a”中（并沒有像我們想象的那樣去修改變量a的舊值，而是產生了新的字符串）；
在C#中，如果用new關鍵字實例化一個類，對應是由IL指令newobj來完成的；而創(chuàng)建一個字符串，則由ldstr指令完成，看到ldstr指令，我們即可認為，IL希望創(chuàng)建一個新的字符串 。（注意：是IL希望創(chuàng)建一個字符串，而最終是否創(chuàng)建，還要在運行時由字符串的駐留機制決定，這一點下面的章節(jié)會有介紹。）
所以，第三行C#代碼(a = "str_2";)的樣子看起來是在修改變量a的舊值"str_1"，但實際上是創(chuàng)建了一個新的字符串"str_2"，然后將變量a的指針指向了"str_2"的內存地址，而"str_1"依然在內存中沒有受到任何影響，所以變量b的值沒有任何改變---這就是string的恒定性，同學們，一定要牢記這一點，在.Net中，string類型的對象一旦創(chuàng)建即不可修改！包括ToUpper、SubString、Trim等操作都會在內存中產生新的字符串。
本節(jié)重點回顧：由于stirng類型的恒定性，讓同學友們經常誤解，string雖屬引用類型但經常表現出值的特性，這是由于不了解string的恒定性造成的，根本不是“值的特性”。例如：
string a = "str_1"; a = "str_2";
這樣會在內存中創(chuàng)建"str_1"和"str_2"兩個字符串，但只有"str_2"在被使用，"str_1"不會被修改或消失，這樣就浪費了內存資源，這也是為什么在做大量字符串操作時，推薦使用StringBuilder的原因。
二．.Net中字符串的駐留（重要）
在第一節(jié)中，我們講了字符串的恒定性，該特性又為我們引出了字符串的另一個重要特性：字符串駐留。
從某些方面講，正是字符串的恒定性，才造就了字符串的駐留機制，也為字符串的線程同步工作大開方便之門（同一個字符串對象可以在不同的應用程序域中被訪問，所以駐留的字符串是進程級的，垃圾回收不能釋放這些字符串對象，只有進程結束這些對象才被釋放）。
我們用以下2行代碼來說明字符串的駐留現象：
string a = "str_1"; string b = "str_1";
請各位同學友思考一下，這2行代碼會在內存中產生了幾個string對象？你可能會認為產生2個：由于聲明了2個變量，程序第1行會在內存中產生"str_1"供變量a所引用；第2行會產生新的字符串"str_1"供變量b所引用，然而真的是這樣嗎？我們用ReferenceEquals這個方法來看一下變量a與b的內存引用地址：
string a = "str_1"; string b = "str_1"; Response.Write(ReferenceEquals(a,b)); //比較a與b是否來自同一內存引用 //輸出：True
哈，各位同學看到了嗎，我們用ReferenceEquals方法比較a與b，雖然我們聲明了2個變量，但它們竟然來自同一內存地址！這說明string b = "str_1";根本沒有在內存中產生新的字符串。
這是因為，在.Net中處理字符串時，有一個很重要的機制，叫做字符串駐留機制。由于string是編程中用到的頻率較高的一種類型，CLR對相同的字符串，只分配一次內存。CLR內部維護著一塊特殊的數據結構，我們叫它字符串池，可以把它理解成是一個HashTable，這個HashTable維護著程序中用到的一部分字符串，HashTable的Key是字符串的值，而Value則是字符串的內存地址。一般情況下，程序中如果創(chuàng)建一個string類型的變量，CLR會首先在HashTable遍歷具有相同Hash Code的字符串，如果找到，則直接把該字符串的地址返回給相應的變量，如果沒有才會在內存中新建一個字符串對象。
所以，這2行代碼只在內存中產生了1個string對象，變量b與a共享了內存中的"str_1"。
好了，結合第一節(jié)所講到的字符串恒定性與第二節(jié)所講到的駐留機制，來理解一下下面3行代碼吧：
string a = "str_1"; //聲明變量a，將變量a的指針指向內存中新產生的"str_1"的地址 a = "str_2"; //CLR先會在字符串池中遍歷，查看"str_2"是否已存在，如果沒有，則新建"str_2"，并修改變量a的指針，指向"str_2"內存地址，"str_1"保持不變。（字符串恒定） string c = "str_2"; //CLR先會在字符串池中遍歷"str_2"是否已存在，如果存在，則直接將變量c的指針指向"str_2"的地址。（字符串駐留）
那么如果是動態(tài)創(chuàng)建字符串呢？字符串還會不會有駐留現象呢？
我們分3種情況講解動態(tài)創(chuàng)建字符串時，駐留機制的表現：
(1).字符串常量連接
string a = "str_1" + "str_2"; string b = "str_1str_2"; Response.Write(ReferenceEquals(a,b)); //比較a與b是否來自同一內存引用 //輸出 ：True
IL代碼：
.maxstack 1 .locals init ([0] string a,[1] string b) IL_0000: nop IL_0001: ldstr “str_1str_2” IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldstr “str_1str_2” IL_000c: stloc.1 IL_000d: ret
其中第1、6行對應c#代碼string a = “str_1” + “str_2”;第7、8對應c# string b = “str_1str_2”;可以看出，字符串常量連接時，程序在被編譯為IL代碼前,編譯器已經計算出了字符串常量連接的結果，ldstr指令直接處理編譯器計算后的字符串值，所以這種情況字符串駐留機制有效！
(2).字符串變量連接
string a = "str_1"; string b = a + "str_2"; string c = "str_1str_2"; Response.Write(ReferenceEquals(b,c)); //輸出：False
IL代碼：
.maxstack 2 .locals init ([0] string a, [1] string b, [2] string c) IL_0000: nop IL_0001: ldstr “str_1” IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldloc.0 IL_0008: ldstr “str_2” IL_000d: call string [mscorlib]System.String::Concat(string,string) IL_0012: stloc.1 IL_0013: ldstr “str_1str_2” IL_0018: stloc.2 IL_0019: ret
其中第1、6行對應string a = “str_1”;第7、8、9行對應string b = a + “str_2”;，IL用的是Concat方法連接字符串，第13、18行對應string c = “str_1str_2”;可以看出，字符串變量連接時，IL使用Concat方法，在運行時生成最終的連接結果，所以這種情況字符串駐留機制無效！
(3).顯式實例化
string a = "a";
string b = new string('a',1);
Response.Write(ReferenceEquals(a, b));
//輸出 False
IL代碼：
.maxstack 3 .locals init ([0] string a,[1] string b) IL_0000: nop IL_0001: ldstr "a" IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldc.i4.s 97 IL_0009: ldc.i4.1 IL_000a: newobj instance void [mscorlib]System.String::.ctor(char, int32) IL_000f: stloc.1 IL_0010: ret
這種情況比較好理解，IL使用newobj來實例化一個字符串對象，駐留機制無效。從string b = new string('a',1);這行代碼我們可以看出，其實string類型實際上是由char[]實現的，一個string的誕生絕不像我們想想的那樣簡單，要由棧、堆同時配合，才會有一個string的誕生。這一點在第四節(jié)會有介紹。
當然，當字符串駐留機制無效時，我們可以很簡便的使用string.Intern方法將其手動駐留至字符串池中，例如以下代碼：
string a = "a";
string b = new string('a',1);
Response.Write(ReferenceEquals(a, string.Intern(b)));
//輸出：True (程序返回Ture，說明變量"a"與"b"來自同一內存地址。)
三．有趣的比較操作
在第一節(jié)與第二節(jié)中，我們分別介紹了字符串的恒定性與與駐留性，如果這位同學友覺得完全掌握了以上內容，那么就在第三節(jié)中檢驗一下自己的學習成果吧！以下10段簡單的代碼將通過值比較與地址引用比較，來說明前兩節(jié)講到的內容，大家也可以通過這些代碼來檢測一下自己對string的了解程度。
代碼一：
string a = "str_1"; string b = "str_1"; Response.Write(a.Equals(b)); Response.Write(ReferenceEquals(a,b)); //輸出：True (Equals比較字符串對象的值) //輸出：True (ReferenceEquals比較字符串對象的引用，由于字符串駐留機制，a與b的引用相同)
代碼二：
string a = "str_1str_2"; string b = "str_1"; string c = "str_2"; string d = b + c; Response.Write(a.Equals(d)); Response.Write(ReferenceEquals(a, d)); //輸出：True (Equals比較字符串對象的值) //輸出：False(ReferenceEquals比較字符串對象的引用，由于變量d的值為變量連接的結果，字符串駐留機制無效)
代碼三：
string a = "str_1str_2"; string b = "str_1" + "str_2"; Response.Write(a.Equals(b)); Response.Write(ReferenceEquals(a, b)); //輸出：True (Equals比較字符串對象的值) //輸出：True (ReferenceEquals比較字符串對象的引用，由于變量b的值為常量連接的結果，字符串駐留機制有效。如果變量b的值由“常量+變量”的方式得出，則字符串駐留無效)
代碼四：
string a = "str_1"; string b = String.Copy(a); Response.Write(a.Equals(b)); Response.Write(ReferenceEquals(a, b)); //輸出：True (Equals比較字符串對象的值) //輸出：False(ReferenceEquals比較字符串對象的引用，Copy操作產生了新的string對象)
代碼五：
string a = "str_1"; string b = String.Copy(a); b = String.Intern(b); Response.Write(a.Equals(b)); Response.Write(ReferenceEquals(a, b)); //輸出：True (Equals比較字符串對象的值) //輸出：True (ReferenceEquals比較字符串對象的引用，String.Intern實現了字符串駐留)
代碼六：
string a = "str_1"; string b = String.Copy(a); string c = "str_1"; Response.Write((object)a == (object)b); Response.Write((object)a == (object)c); //輸出：False(“==”在兩邊為引用類型時，則比較引用的地址，所以a與b為不同引用) //輸出：True (“==”在兩邊為引用類型時，則比較引用的地址，所以a與c的引用相同)(原文：ReferenceEquals比較字符串對象的引用，a與c由于字符串駐留機制，引用相同)
代碼七：
string a = "str_1"; string c = "str_1"; Response.Write(a == c); //輸出：True(剛才我們提到過，“==”在兩邊為引用類型時，則比較引用的地址；如果是值類型時則需要比較引用和值。string為引用類型，那么上面的代碼是比較了變量a與c的地址還是地址和值呢？ 答案是：比較了地址和值！因為在string類型比較的時候，“==”已經被重載為“Equals”了，所以，雖然你在用“==”比較兩個引用類型，但實際上是在用“Equals”比較它們的地址和值！(先比較地址，地址不等再比較值))
代碼八：
string a = "a";
string b = new string('a', 1);
Response.Write(a.Equals(b));
Response.Write(ReferenceEquals(a, b));
//輸出：True (Equals比較值，a與b的值相同)
//輸出：False(ReferenceEquals比較字符串對象的引用)
代碼九：
string a = "a";
string b = new string('a', 1);
Response.Write(a.Equals(string.Intern(b)));
Response.Write(ReferenceEquals(a, string.Intern(b)));
//輸出：True (Equals比較值，無論是否Intern都會相同)
//輸出：True (ReferenceEquals比較字符串對象的引用，Intern已經將b駐留至字符串池內)
代碼十：
string a = "str"; string b = "str_2".Substring(0,3); Response.Write(a.Equals(b)); Response.Write(ReferenceEquals(a, b)); //輸出：True (Equals比較值，a與c的值相同) //輸出：False(ReferenceEquals比較字符串對象的引用，Substring操作產生了新的字符串對象)
四．藝海拾貝
這一節(jié)將主要給大家介紹一些string的常見問題。
(1)“string = ”與“new stirng()”的區(qū)別
string test = "a";
string test = new string('a', 1);
以上兩行代碼的效果是一樣的，它們的區(qū)別在于加載”a”的時間不同：第一行的“a”是一個常量，在編譯期就已經被放在一個叫做常量池的地方了，常量池通常裝載一些在編譯期被確定下來的數據，例如類、接口等等；而第二行是運行時CLR在堆中生成的值為“a”的字符串對象，所以后者沒有字符串駐留。
(2). string 與 String的區(qū)別
String的大名叫做System.String，在編譯為IL代碼時，string和System.String會生成完全相同的代碼：(ps：long和System.Int64，float和System.Single等也有此特性)
C#代碼：
string str_test = "test"; System.String Str_test = "test";
IL代碼：
// 代碼大小 14 (0xe) .maxstack 1 .locals init ([0] string str_test,[1] string Str_test) IL_0000: nop IL_0001: ldstr "test" IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldstr "test" IL_000c: stloc.1 IL_000d: ret
所以，二者的區(qū)別并不在于底層，而是在于string是類似于int的基元類型；System. String是框架類庫（FCL）的基本類型，二者之間有直接的對應關系。
(3).StringBuilder
StringBuilder提供了高效創(chuàng)建字符串的方法，由StringBuilder表示的字符串是可變的(非恒定的)，在需要多處使用“+”連接字符串變量的時候，推薦使用StringBuilder來完成，最后調用其ToString()方法輸出。當調用了StringBuilder的ToString()方法之后，StringBuilder將返回其內部維護的一個字符串字段引用，如再次修改StringBuilder，它將會創(chuàng)建一個新的字符串，這時被修改的是新的字符串，原來已經返回的字符串才不會發(fā)生改變。
StringBuilder有兩個比較重要的內部字段，大家需要掌握：
m_MaxCapacity：StringBuilder的最大容量，它規(guī)定了最多可以放置到
m_StringValue的字符個數，默認值為Int32.MaxValue。m_MaxCapacity一旦被指定就不能再更改。
m_StringValue：StringBuilder維護的一個字符數組串，實際上可以理解為一個字符串。StringBuilder重寫的Tostring()方法返回的就是這個字段。
到此這篇關于C# String字符串案例詳解的文章就介紹到這了,更多相關C# string字符串詳解內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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