C# String 类型：那些你可能不知道的秘密

news2024/10/10 22:07:22

Coding-97

前言

嗨，大家好！

今天咱们来聊一聊一个看似简单却充满玄机的话题 —— String 类型。

字符串应该是所有编程语言中使用最频繁的一种基础数据类型。

在 C# 中，String 可谓是特别的存在：它是引用类型，存储在托管堆中，但在应用上，它却表现得像是值类型。

这个看似简单的类型，背后可藏着许多小秘密呢！准备好一探究竟了吗？

几个问题

作为一名 .NET 程序员，你一定和 String 打过不少交道，在正式分享之前，咱们来做个小测验，考考你的 String 知识，看看你对这个常用类型了解多少：

下面这行代码一共创建了几个字符串对象？为什么？
```
String str = new String("abc")；
```

下面两行代码，哪个性能高？为什么？

string str1 = "str1" + 9;
string str2 = "str2" + 9.ToString();

在下面这两种字符串拼接方式中，哪一种效率更高？为什么？

static void test1()
{
    string a = "t";
    a += "e";
    a += "s";
    a += "t";
}

static void test2()
{
	
    string a = "t";
    string b = "e";
    string c = "s";
    string d = "t";
    string result = a + b + c + d;
}

能回答上来吗？不能也没关系，跟我继续往下看吧！

创建 String 的 6 种方式

在 C# 中创建字符串其实挺简单的，但不同的创建方式背后有着不同的性能影响。

下面是 6 种常用的创建方法，看看你熟悉哪些！

字面量创建：
```
string str = "Hello, World!";
```
评价：这是最常见也是最简单的方式，直接用双引号包起来就是字符串，你不需要做额外的操作，简单直接！
使用 new 关键字：
```
String str = new String("Hello, World!");
```
评价：理论上你可以使用 new 来创建字符串对象，但这样做并不推荐，除非你有特殊的理由，因为字符串是不可变的，这样做至少会创建 2 个字符串对象，反而带来额外的性能开销
字符数组拼接：
```
char[] chars = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' };
string str = new string(chars);
```
评价：这个方法在实际使用中不太常见，了解一下就好，但却能让你明白字符串的本质其实是一个字符数组
字符串拼接：
```
string name = "World";
string str = "Hello" + ", " + name + "!";
```
评价：使用加号（+）来拼接字符串，这是另一种常见的创建方式，但在循环中这样做可能会导致性能问题，因为它每次都会创建一个新的字符串对象，适合偶尔使用，频繁使用建议换成 StringBuilder。除此之外，在拼接要警惕装箱操作带来的额外性能开销。
格式化字符串：
```
string str = string.Format("Hello, {0}!", name);
```
评价：严格地讲，这也是字符串拼接的一种方式，通过 string.Format() 方法，你可以动态插入变量并格式化输出字符串，更加灵活，性能也更高。
插值字符串：
```
string str = $"Hello, {name}!";
```
评价：C# 6.0 推出的语法糖，可以直接在字符串内部嵌入变量，语法更加简洁优雅。

String 的本质

什么是 String 呢？

本质上，String 就是一连串的有顺序的 16 位的字符数组，简单地说，就是 char[]，所以它也具备数组的一系列特性。

String 的特殊性

String 在使用上太频繁了，所以在实现机制上，CLR 给了它很多特殊的照顾：

类型处理特殊：

String 类型是引用类型，存储在托管堆中，但在应用上，String 类型表现为值类型。
不可变性：

一旦创建了一个字符串对象，你就不能改变它的内容。
这意味着每次你 “修改” 一个字符串时，实际上是在创建一个新的字符串对象。
这个特性保证了字符串的线程安全性和数据完整性。
字符串池：

C# 中有一个叫做字符串池的东西，它会自动管理字符串对象。
如果你创建了一个字符串，而这个字符串已经在池中存在了，那么它就不会再创建一个新的对象，而是直接引用已有的对象。这样可以节省内存空间，提高性能。
字符编码：

String 默认使用 UTF-16 编码，这让它能够存储丰富的字符集，包括中文、符号等，便于程序国际化。

如何 “销毁” String？

可以用以下语句来手动 “销毁” String 吗？

string testStr = "Hello, String!";
testStr = null;

答案是不可以，因为字符串是不可变的，也就是说一旦创建，它的内容就不能被更改，当你对字符串进行修改时，实际上是创建了一个新字符串，所以它并不能被手动 “销毁”。

和其它引用类型一样，当没有任何引用指向一个字符串对象时，垃圾回收器（GC）会在适当的时候回收它占用的内存。

也就是说，字符串的生命周期由引用它的对象来决定。

使用建议

尽量使用字面量创建：

这通常是最简洁和高效的。
避免频繁拼接：

在循环或大量拼接操作中，尽量避免使用 + 来拼接字符串，改用 StringBuilder 提高性能。
利用字符串池：

如果你知道字符串的内容不会改变，可以使用 string.Intern() 方法来尝试获取字符串池中的引用，这样可以提高性能。
字符串比较：

在比较字符串时，使用 .Equals() 方法来确保正确性，避免使用 == 运算符，因为 == 比较的是引用是否相同，.Equals() 方法才是比较字符串的内容。
常量字符串：

对于不会改变的字符串，建议定义为常量或只读字段，以提示其他程序员不要修改它们。
空字符串检查:

推荐使用 string.IsNullOrEmpty(str) 或 string.IsNullOrWhiteSpace(str) 方法来判断字符串是否为空，这样可以避免一些潜在的错误和陷阱。