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(jìn)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(lèi)，可以幫助開(kāi)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(yǔ)言中使用最頻繁的一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型。如果使用不慎，將會(huì)造成不必要的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，為此而付出代價(jià)。

而要優(yōu)化此類(lèi)型，從以下兩點(diǎn)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(diǎn)裝箱的操作說(shuō)起,查看如下代碼:

 //發(fā)生裝箱的代碼
 String boxOperate = "test" + 4.5f;

其中間語(yǔ)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(huì)發(fā)生性能損耗，因?yàn)樗瓿扇缦氯齻€(gè)步驟：

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

2、將值類(lèi)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(lèi)型的對(duì)象的地址。

在來(lái)看以下代碼：

//沒(méi)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(méi)有發(fā)生任何裝箱操作，但是達(dá)到的結(jié)果卻是我們想要的。原因是 4.ToString() 這行代碼并沒(méi)有發(fā)生裝箱行為，是實(shí)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(huì)問(wèn)，是不是原型中的 Number.Format_XXX方法會(huì)發(fā)生裝箱行為呢？實(shí)際上，Number.Format_XXX方法是一個(gè)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(guò)直接操作內(nèi)存來(lái)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(lèi)型到字符串得轉(zhuǎn)換比完成拼接時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免使用操作符 “+” 來(lái)我完成，而應(yīng)該使用值引用類(lèi)型提供得ToString方法。

也許有人會(huì)問(wèn)：即使FCL提供得方法沒(méi)有發(fā)生裝箱行為，但在其他情況下，F(xiàn)CL方法內(nèi)部會(huì)不會(huì)含有裝箱的行為？也許會(huì)存在，所以，本人推薦：編寫(xiě)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(gè)方面：避免分配額外的空間。對(duì)于CLR來(lái)說(shuō)，String對(duì)象(字符串對(duì)象)是個(gè)很特殊的對(duì)象，它一旦被賦值就不可改變（在內(nèi)存中）。在運(yùn)行時(shí)調(diào)用System.String類(lèi)中的任何方法或進(jìn)行任何運(yùn)算('=‘賦值，'+‘拼接等)，都會(huì)在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)新的字符串對(duì)象，這也意味著要為該新對(duì)象分配新的內(nèi)存空間。如以下代碼會(huì)帶來(lái)額外開(kāi)銷(xiāo)。

private static void Test(){
 　　String str1 = "aa";
  str1 = str1 + "123" + "345";
   //以上代碼創(chuàng)建了3個(gè)String對(duì)象，并執(zhí)行了一次String.Contact方法。
}

而在以下代碼中，字符串不會(huì)在運(yùn)行時(shí)拼接字符串，而是會(huì)在編譯時(shí)直接生成一個(gè)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?yàn)閟tr是一個(gè)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(lèi)會(huì)在某些場(chǎng)合帶來(lái)明顯的性能損耗，所以微軟另外提供了一個(gè)類(lèi)型StringBuilder來(lái)彌補(bǔ)String的不足。

StringBuilder并不會(huì)重新創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)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(méi)有先定義長(zhǎng)度，則默認(rèn)分配的長(zhǎng)度為16。當(dāng)StringBuilder的長(zhǎng)度大于16小于32時(shí)，StringBuild又會(huì)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(shí)按照上次的容量加倍進(jìn)行分配的。注意：StringBuilder指定的長(zhǎng)度要合適，太小了，需要頻繁分配內(nèi)存；太大了，浪費(fèi)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(duì)象更少，事實(shí)上，兩者創(chuàng)建的字符串對(duì)象相等
  //且前者進(jìn)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(yùn)行時(shí)的字符串拼接(注意：是運(yùn)行時(shí))，更佳的做法是使用StringBuilder類(lèi)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?yàn)檎f(shuō)的是運(yùn)行時(shí)，所以沒(méi)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(gè)來(lái)簡(jiǎn)化這種操作，即使用String.Format 方法。String.Format方法在內(nèi)部使用StringBuilder 進(jìn)行字符串格式化，如下圖代碼：

private static String Test6()
{
  //為演示，定義4個(gè)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);
}

總結(jié)：

在使用String字符串時(shí)，應(yīng)該盡量避免裝箱操作和“+”連接操作。

好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)我們的支持。