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前言

C#中提供了比較全面的字符串處理方法，很多函數(shù)都進行了封裝為我們的編程工作提供了很大的便利。System.String是最常用的字符串操作類，可以幫助開發(fā)者完成絕大部分的字符串操作功能，使用方便。

字符串作為所有編程語言中使用最頻繁的一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型。如果使用不慎，將會造成不必要的內(nèi)存開銷，為此而付出代價。

而要優(yōu)化此類型，從以下兩點入手：

1、盡量少的裝箱

2、避免分配額外的內(nèi)存空間

先從第一點裝箱的操作說起,查看如下代碼:

				?

									//發(fā)生裝箱的代碼

									String boxOperate = "test" + 4.5f;

其中間語言IL代碼為如下：

				?

									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

不難看出，上述代碼發(fā)生了裝箱的操作(IL代碼中的box).裝箱之所以會發(fā)生性能損耗，因為它要完成如下三個步驟：

1、首先，會為值類型在托管堆中分配內(nèi)存。除了值類型本身所分配的內(nèi)存外，內(nèi)存總量還要加上類型對象指針和同步塊索引所占用的內(nèi)存，

2、將值類型的值復(fù)制到新分配的堆內(nèi)存中。

3、返回已經(jīng)成為引用類型的對象的地址。

在來看以下代碼：

				?

									//沒有發(fā)生裝箱的代碼

									 String boxOperate = "test" + 4.ToString();

其中間IL代碼如下:

				?

									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，并沒有發(fā)生任何裝箱操作，但是達到的結(jié)果卻是我們想要的。原因是 4.ToString() 這行代碼并沒有發(fā)生裝箱行為，是實際調(diào)用的是整數(shù)型的ToString()方法，其原型如下:

				?

									public override string ToString(){

									 return Number.FormatInt32(m_value, null, NumberFormat.CurrentInfo);

									}

可能有人會問，是不是原型中的 Number.Format_XXX方法會發(fā)生裝箱行為呢？實際上，Number.Format_XXX方法是一個非托管的方法，其原型如下：

[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall), SecurityCritical]
public statuc extern string FormatInt32(int value, string format,NumberFormatInfo info);

它是通過直接操作內(nèi)存來完成 Int32 到 String 的轉(zhuǎn)換，效率要比裝箱高得多。所以，在使用其他值引用類型到字符串得轉(zhuǎn)換比完成拼接時，應(yīng)當(dāng)避免使用操作符 “+” 來我完成，而應(yīng)該使用值引用類型提供得ToString方法。

也許有人會問：即使FCL提供得方法沒有發(fā)生裝箱行為，但在其他情況下，F(xiàn)CL方法內(nèi)部會不會含有裝箱的行為？也許會存在，所以，本人推薦：編寫代碼中，應(yīng)當(dāng)盡量避免發(fā)生不必要的裝箱代碼。

第二個方面：避免分配額外的空間。對于CLR來說，String對象(字符串對象)是個很特殊的對象，它一旦被賦值就不可改變（在內(nèi)存中）。在運行時調(diào)用System.String類中的任何方法或進行任何運算('=‘賦值，'+‘拼接等)，都會在內(nèi)存中創(chuàng)建一個新的字符串對象，這也意味著要為該新對象分配新的內(nèi)存空間。如以下代碼會帶來額外開銷。

				?

									private static void Test(){

									 　　String str1 = "aa";

									  str1 = str1 + "123" + "345";

									   //以上代碼創(chuàng)建了3個String對象，并執(zhí)行了一次String.Contact方法。

									}

而在以下代碼中，字符串不會在運行時拼接字符串，而是會在編譯時直接生成一個字符串。

				?

									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;

									//因為str是一個常量，所以該代碼等效于 String newStr = "123" + “aa”;

									//最終等效于 String newStr = "123aa”;

									}

由于使用System.String類會在某些場合帶來明顯的性能損耗，所以微軟另外提供了一個類型StringBuilder來彌補String的不足。

StringBuilder并不會重新創(chuàng)建一個String對象，它的效率源于預(yù)先以非托管的方式分配內(nèi)存。如果StringBuilder沒有先定義長度，則默認(rèn)分配的長度為16。當(dāng)StringBuilder的長度大于16小于32時，StringBuild又會重新分配內(nèi)存，使之成為16的倍數(shù)。StringBuilder重新分配內(nèi)存時按照上次的容量加倍進行分配的。注意：StringBuilder指定的長度要合適，太小了，需要頻繁分配內(nèi)存；太大了，浪費內(nèi)存空間。

以下是例子舉例：

				?

									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;

									  }

									  //以上兩種效率都不高效。不要以為前者比后者創(chuàng)建的字符串對象更少，事實上，兩者創(chuàng)建的字符串對象相等

									  //且前者進行了3次的String.Contact方法調(diào)用，比后者還多了兩次。

要完成上圖的運行時的字符串拼接(注意：是運行時)，更佳的做法是使用StringBuilder類型，代碼如下：

				?

									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();

									   //因為說的是運行時，所以沒必要使用以下代碼

									   //StringBuilder sb = new StringBuilder("t");

									   //sb.Append("e");

									   //sb.Append("s");

									   //sb.Append("t");

									   //return sb.ToString();

									  }

微軟還提供了另外一個來簡化這種操作，即使用String.Format 方法。String.Format方法在內(nèi)部使用StringBuilder 進行字符串格式化，如下圖代碼：

				?

									private static String Test6()

									{

									  //為演示，定義4個變量

									  String a = "t";

									  String b = "e";

									  String c = "s";

									  String d = "t";

									  return String.Format("{0}{1}{2}{3}", a, b, c, d);

									}