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詳解.Net中字符串不變性與相等判斷的特殊場(chǎng)景

 更新時(shí)間:2022年04月21日 15:08:42   作者:時(shí)風(fēng)拖拉機(jī)  
本文主要介紹了.Net中字符串不變性與相等判斷的特殊場(chǎng)景,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下

今天寫(xiě)bug的時(shí)候幫同事解決了一個(gè)有趣的問(wèn)題,可能很多人都會(huì)答錯(cuò)。分享給大家。

問(wèn)題

請(qǐng)看以下例子,并回答問(wèn)題。

var s1 = "12";
var s2 = "12";

//序列化方式1
var o3 = Newtonsoft.Json.JsonConvert.DeserializeObject<string>(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(s1));
//序列化方式2
MemoryStream stream = new MemoryStream();
System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary.BinaryFormatter bf = new System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary.BinaryFormatter();
bf.Serialize(stream, s1);
stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
var o4 = bf.Deserialize(stream);

//====分割線===================================================

var e1 = object.ReferenceEquals(s1, s2);

var e2 = o4 == s1;

var e3 = s1.Equals(o4);

var e4 = o3 == o4;

Console.ReadKey();

請(qǐng)回答分割線后e1, e2, e3, e4 值為true還是false。

人人都知道在.Net中字符串是享元模式的經(jīng)典范例。字符串具有不變性。(至少在托管層,事實(shí)上可以在非托管層修改字符串的值),但你真的能回答對(duì)上面的問(wèn)題么?

答案

e1 = true;
e2 = false;
e3 = true;
e4 = false;

要了解這個(gè)問(wèn)題首先可以看下字符串在內(nèi)存中的布局。

如何在visual studio中查看變量的內(nèi)存布局

在VS中可以非常方便的查看托管或非托管變量的內(nèi)存值。方法如下。

  • 依次在調(diào)試模式下打開(kāi) 調(diào)試 -> 窗口 -> 內(nèi)存 -> 內(nèi)存1(1~4均可) 打開(kāi)內(nèi)存對(duì)話框。
  • 在地址欄中輸入變量名即可。

字符串變量在內(nèi)存中的布局

在.Net中字符串是以UTF-16格式在內(nèi)存中保存的。在本例中s1的內(nèi)存如下。

00 00 00 00 00 00 00 00 98 d6 fc e5 fb 7f 00 00 02 00 00 00 31 00 32 00

這里可能與你拿到的結(jié)果不一樣。你可能并沒(méi)有前8位0x00,因?yàn)槲野褜?duì)象頭帶上了。下面依次解釋各段含義。

  • 00 00 00 00 00 00 00 00 最開(kāi)始的8比特是對(duì)象頭。其中,在64位下,高4位為0,低4位為一個(gè)不為0的數(shù)(這里由于并沒(méi)有執(zhí)行l(wèi)ock或Gethashcode操作,所以這里為0,感興趣的自行實(shí)驗(yàn).)
  • 98 d6 fc e5 fb 7f 00 00對(duì)象的MethodTable,根據(jù)類型而不同,對(duì)象的引用指向的位置。
  • 02 00 00 00 字符串長(zhǎng)度,這里是2。
  • 31 00 32 00 字符串?dāng)?shù)組* char,注意都是小端模式。

拿以上s1 s2 o3 o4分別實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)他們的內(nèi)存一模一樣,其中s1 s2直接就是同一塊內(nèi)存地址,但剩下的內(nèi)存地址都不一樣。

比較與解答

  • e1 = true; 通過(guò)內(nèi)存看合情合理,畢竟都同一塊內(nèi)存了。

  • e2 = false; 這里如果用的VS的版本比較高的話,也能看出來(lái)。因?yàn)檫@里VS會(huì)提示:

    可能非有意的引用比較。

    既然是引用比較,內(nèi)存地址都不一樣,肯定是false了。但是如果vs版本不高的話則迷惑性就較大了,其實(shí)這里做的是ReferenceEquals的比較。

  • e3 = true; 這里問(wèn)題出在.Net代碼里。字符串類型Equals方法被重載了。

        // Determines whether two strings match.
        public override bool Equals([NotNullWhen(true)] object? obj)
        {
            if (object.ReferenceEquals(this, obj))
                return true;

            if (!(obj is string str))
                return false;

            if (this.Length != str.Length)
                return false;

            return EqualsHelper(this, str);
        }

EqualsHelper方法最終則調(diào)用如下。(在.Net 6下)

        // Optimized byte-based SequenceEquals. The "length" parameter for this one is declared a nuint rather than int as we also use it for types other than byte
        // where the length can exceed 2Gb once scaled by sizeof(T).
        public static unsafe bool SequenceEqual(ref byte first, ref byte second, nuint length)

由于實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜(.Net framework 4.5.2下則較簡(jiǎn)單,直接按長(zhǎng)度比較char,有興趣的自行查閱),這里就不貼具體實(shí)現(xiàn)了。我們很容易看出這里比較的目的是比較兩段內(nèi)存是否相等,顯然為true。

  • e4 = false;這里是為了比較不同序列化方式的影響,和e2類似,結(jié)果顯然是false。

結(jié)論

雖然.Net中字符串是享元模式創(chuàng)建的,但并不能保證同一字符串在內(nèi)存里只有一份。比如序列化情況等例外情況。如果讀者知道其他情況也可以告訴我,提前說(shuō)聲感謝

到此這篇關(guān)于詳解.Net中字符串不變性與相等判斷的特殊場(chǎng)景的文章就介紹到這了,更多相關(guān).Net中字符串不變性與相等判斷內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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