C#的字符串優(yōu)化舉例分析

這篇文章主要介紹“C#的字符串優(yōu)化舉例分析”，在日常操作中，相信很多人在C#的字符串優(yōu)化舉例分析問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”C#的字符串優(yōu)化舉例分析”的疑惑有所幫助！接下來，請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

首先看一段程序：

using System;
 
class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
  string a = "hello world";
  string b = a;
  a = "hello";
  Console.WriteLine("{0}, {1}", a, b);
  Console.WriteLine(a == b);
  Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(a, b));
 }
}

這個(gè)沒有什么特殊的地方，相信大家都知道運(yùn)行結(jié)果：

hello, hello world
False
False

第二個(gè)WriteLine使用==比較兩個(gè)字符串，返回False是因?yàn)樗麄儾灰恢?。而最后一個(gè)WriteLine返回False，因?yàn)閍、b的引用不一致。
接下來，我們?cè)诖a的最后添加代碼：

Console.WriteLine((a + " world") == b);
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals((a + " world"), b));

這個(gè)的輸出，相信也不會(huì)出乎大家的意料。前者返回True，因?yàn)?=兩邊的內(nèi)容相等；后者為False，因?yàn)?運(yùn)算符執(zhí)行完畢后，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的string實(shí)例，這個(gè)實(shí)例與b的引用不一致。
上面這些就是對(duì)象的通常工作方式，兩個(gè)獨(dú)立的對(duì)象可以擁有同樣的內(nèi)容，但他們卻是不同的個(gè)體。

接下來，我們就來說一下string不尋常的地方

看一下下面這段代碼：

using System;

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
  string hello = "hello";
  string helloWorld = "hello world";
  string helloWorld2 = hello + " world";
   
  Console.WriteLine("{0}, {1}: {2}, {3}", helloWorld, helloWorld2,
  helloWorld == helloWorld2,
  object.ReferenceEquals(helloWorld, helloWorld2));
  }
}

運(yùn)行一下，結(jié)果為：

hello world, hello world: True, False

再一次，沒什么意外，==返回true因?yàn)樗麄儍?nèi)容相同，ReferenceEquals返回False因?yàn)樗麄兪遣煌囊谩?br/> 現(xiàn)在在后面添加這樣的代碼：

helloWorld2 = "hello world";
Console.WriteLine("{0}, {1}: {2}, {3}", helloWorld, helloWorld2,
    helloWorld == helloWorld2,
    object.ReferenceEquals(helloWorld, helloWorld2));

運(yùn)行，結(jié)果為：

hello world, hello world: True, True

等一下，這里的hellowWorld與helloWorld2引用一致？這個(gè)結(jié)果，相信很多人都有些接受不了。這里的helloWorld2與上面的hello + " world"應(yīng)該是一樣的，但為什么ReferenceEquals返回的是True？

String.Intern

有經(jīng)驗(yàn)的程序員們，應(yīng)該知道，一個(gè)大型項(xiàng)目中，字符串的數(shù)量是巨大的。有些時(shí)候會(huì)出現(xiàn)幾百、幾千、甚至幾萬(wàn)的重復(fù)字符串存在。這些字符串的內(nèi)容相同，但卻會(huì)重復(fù)分配內(nèi)存，占用巨額的存儲(chǔ)空間，這個(gè)肯定是要優(yōu)化處理的。而C#在處理這個(gè)問題的時(shí)候，采用的就是普遍的做法，建立內(nèi)部的池，池中每一個(gè)不同的字符串存在唯一一個(gè)個(gè)體在池中（這個(gè)方案在各種大型項(xiàng)目中都能見得到）。而C#畢竟是一種語(yǔ)言，而不是一個(gè)面向某個(gè)具體領(lǐng)域的技術(shù)，所以，它不能將這種內(nèi)部的池技術(shù)，做成全部自動(dòng)化的。因?yàn)槲覀儾恢溃瑢鞢#會(huì)被使用到何種規(guī)模的項(xiàng)目中。如果完全自動(dòng)化維護(hù)這個(gè)內(nèi)部池，可能會(huì)在大型項(xiàng)目中，造成內(nèi)存的巨大浪費(fèi)，畢竟不是所有的字符串都有必要加到這個(gè)常駐的池中的。于是，C#提供了String.Intern和String.IsInterned接口，交給程序員自己維護(hù)內(nèi)部的池。
String.Intern的工作方式很好理解，你將一個(gè)字符串作為參數(shù)使用這個(gè)接口，如果這個(gè)字符串已經(jīng)存在池中，就返回這個(gè)存在的引用；如果不存在就將它加入到池中，并返回引用，例如：

Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(String.Intern(helloWorld), String.Intern(helloWorld2)));

這段代碼將返回True，盡管helloWorld與helloWorld2的引用不同，但他們的內(nèi)容相同。
這里我們花幾分鐘，測(cè)試一下String.Intern，因?yàn)樵谀承┣闆r下，它產(chǎn)生的結(jié)果，有點(diǎn)違反直覺。這里是一個(gè)例子：

string a = new string(new char[] {'a', 'b', 'c'});
object o = String.Copy(a);
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(o, a));
String.Intern(o.ToString());
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(o, String.Intern(a)));

第一個(gè)WriteLine返回False很好理解，因?yàn)镾tring.Copy創(chuàng)建了一個(gè)a的新的實(shí)例，所以，o與a的引用不用。
但為什么第二個(gè)WriteLine返回的是True？思考一下吧，下面再看一個(gè)例子：

object o2 = String.Copy(a);
String.Intern(o2.ToString());
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(o2, String.Intern(a)));

這個(gè)看起來，與上面的做了同樣的事，但為什么WriteLine返回的是False？

首先，需要說明一下ToString的工作方式，它總是返回它自身的引用。o是一個(gè)指向“abc”的變量，調(diào)用ToString返回的就是這個(gè)引用。所以，對(duì)于上面的內(nèi)容，可以這樣解釋：

1. 開始，變量a指向字符串對(duì)象“abc”（#1），變量o指向另一個(gè)字符串對(duì)象（#2），也包含“abc”。

2. 調(diào)用String.Intern(o.ToString())將對(duì)象#2的引用添加到內(nèi)部池中。

3. 現(xiàn)在#2對(duì)象已經(jīng)存在池中了，任何時(shí)候，使用“abc”調(diào)用String.Intern都將返回#2的引用（o指向了這個(gè)對(duì)象）。

4. 所以，當(dāng)你使用ReferenceEquals比較o和String.Intern(a)時(shí)，返回True。因?yàn)镾tring.Intern(a)返回的是#2的引用。

5. 現(xiàn)在我們創(chuàng)建一個(gè)新的變量o2，使用String.Copy(a)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象#3，它也包含“abc”。

6. 調(diào)用String.Intern(o2.ToString())沒有向內(nèi)部池中添加任何內(nèi)容，因?yàn)椤癮bc”已經(jīng)存在（#2）。

7. 所以，此時(shí)調(diào)用Intern返回的是對(duì)象#2的引用。注意，這里并沒有使用類似o2 = String.Intern(o2.ToString())這樣的代碼。

8. 這就是為什么最后一行WriteLine打印的False的原因，因?yàn)槲覀冊(cè)趪L試比較#3與#2的引用。如果如7中所說，添加o2 = String.Intern(o2.ToString())這樣的代碼，WriteLine返回的就是True。

String.IsInterned

IsInterned，正如它的名字，判斷一個(gè)字符串是不是已經(jīng)在內(nèi)部池中。如果傳入的字符串已經(jīng)在池中，則返回這個(gè)字符串對(duì)象的引用，如果不再池中，返回null。
下面是一個(gè)IsInterned例子：

string s = new string(new char[] {'x', 'y', 'z'});
Console.WriteLine(String.IsInterned(s) ?? "not interned");
String.Intern(s);
Console.WriteLine(String.IsInterned(s) ?? "not interned");
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(
String.IsInterned(new string(new char[] { 'x', 'y', 'z' })), s));

第一個(gè)WriteLine打印的是“not interned”，因?yàn)椤皒yz”還沒有存在于內(nèi)部池中；第二個(gè)WriteLine打印了“xyz”因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部池中有了“xyz”；第三個(gè)WriteLine打印True，因?yàn)閷?duì)象引用的就是內(nèi)部池中的“xyz”。

常量字符串自動(dòng)被加入內(nèi)部池

改變最后一行代碼為：

Console.WriteLine(object.ReferenceEquals("xyz", s));

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，奇怪的事情發(fā)生了，這些代碼不再輸出“not interned”了，并且最后的兩個(gè)WriteLine輸出的是False！發(fā)生了什么？
原因就是這個(gè)最后添加的那行代碼中的常量“xyz”，CLR會(huì)將程序中使用的字符常量自動(dòng)添加到內(nèi)部池中。所以，當(dāng)最后一行被添加之后，“xyz”在程序“運(yùn)行之前”（避免嚴(yán)謹(jǐn)，這里用引號(hào)）就已經(jīng)存在于內(nèi)部池中。所以，當(dāng)調(diào)用String.IsInterned的時(shí)候，返回的不再是null，而是指向“xyz”的引用。這也解釋了，為什么后面的ReferenceEquals返回False，因?yàn)閟從來沒有被加到內(nèi)部池中，其指向也不是內(nèi)部池的"xyz"。

編譯器比你想象的要聰明

改變最后一行代碼為：

Console.WriteLine(object.ReferenceEquals("x" + "y" + "z", s));

運(yùn)行一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果和直接使用“xyz”一樣。但這里使用了+運(yùn)算符??？編譯器不應(yīng)該知道”x“+"y"+"z"最終的結(jié)果吧？
實(shí)際上，如果你將”x“+"y"+"z"替換為String.Format("{0}{1}{2}",'x','y','z')，結(jié)果確實(shí)就不一樣了。某種原因，CLR會(huì)將使用+運(yùn)算符鏈接的字符串視為常量，而String.Format卻需要在運(yùn)行時(shí)才能知道結(jié)果。為什么？看一下下面的代碼：

using System;
  
class Program {
 public static void Main() {
  Console.WriteLine("x" + "y" + "z");
  }
}

這段代碼編譯之后，使用Ildasm.exe查看，會(huì)看到：

Screenshot - ILDasm intern-xyz Main method.png

看到了吧，編譯器足夠聰明，將”x“+"y"+"z"替換為”xyz“。

到此，關(guān)于“C#的字符串優(yōu)化舉例分析”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！