string是一種很特殊的數(shù)據(jù)類型，它既是基元類型又是引用類型，在編譯以及運行時，.Net都對它做了一些優(yōu)化工作，正式這些優(yōu)化工作有時會迷惑編程人員，使string看起來難以琢磨，這篇文章分上下兩章，共四節(jié)，來講講關于string的陌生一面。
一．恒定的字符串
要想比較全面的了解stirng類型，首先要清楚.Net中的值類型與引用類型。在C#中，以下數(shù)據(jù)類型為值類型：
bool、byte、char、enum、sbyte以及數(shù)字類型(包括可空類型)
以下數(shù)據(jù)類型為引用類型：
class、interface、delegate、object、stirng
看到了嗎，我們要討論的stirng赫然其中。被聲明為string型變量存放于堆中，是一個徹頭徹尾的引用類型。
那么許多同學就會對如下代碼產(chǎn)生有疑問了，難道string類型也會“牽一發(fā)而動全身”嗎？讓我們先來看看以下三行代碼有何玄機：
string a = "str_1";
string b = a;
a = "str_2";

不要說無聊，這一點時必須講清楚的！在以上代碼中，第3行的“=”有一個隱藏的秘密：它的作用我們可以理解為新建，而不是對變量“a”的修改。以下是IL代碼，可以說明這一點：
? .maxstack? 1
?? .locals init ([0] string a,
??????????? [1] string b)
?? IL_0000:? nop
?? IL_0001:? ldstr????? "str_1"
?? IL_0006:? stloc.0
? IL_0007:? ldloc.0
? IL_0008:? stloc.1
? IL_0009:? ldstr????? "str_2"
????? IL_000e:? stloc.0? //以上2行對應 C#代碼 a = "str_2";
?? IL_0015:? ret
可以看出IL代碼的第1、6行，由ldstr指令創(chuàng)建字符串"str_1"，并將其關聯(lián)到了變量“a”中；7、8行直接將堆棧頂部的值彈出并關聯(lián)到變量“b”中；9、10由ldstr創(chuàng)建字符串"str_2"，關聯(lián)在變量“a”中（并沒有像我們想象的那樣去修改變量a的舊值，而是產(chǎn)生了新的字符串）；
在C#中，如果用new關鍵字實例化一個類，對應是由IL指令newobj來完成的；而創(chuàng)建一個字符串，則由ldstr指令完成，看到ldstr指令，我們即可認為，IL希望創(chuàng)建一個新的字符串 。（注意：是IL希望創(chuàng)建一個字符串，而最終是否創(chuàng)建，還要在運行時由字符串的駐留機制決定，這一點下面的章節(jié)會有介紹。）
所以，第三行C#代碼(a = "str_2";)的樣子看起來是在修改變量a的舊值"str_1"，但實際上是創(chuàng)建了一個新的字符串"str_2"，然后將變量a的指針指向了"str_2"的內(nèi)存地址，而"str_1"依然在內(nèi)存中沒有受到任何影響，所以變量b的值沒有任何改變---這就是string的恒定性，同學們，一定要牢記這一點，在.Net中，string類型的對象一旦創(chuàng)建即不可修改！包括ToUpper、SubString、Trim等操作都會在內(nèi)存中產(chǎn)生新的字符串。
本節(jié)重點回顧：由于stirng類型的恒定性，讓同學友們經(jīng)常誤解，string雖屬引用類型但經(jīng)常表現(xiàn)出值的特性，這是由于不了解string的恒定性造成的，根本不是“值的特性”。例如：
string a = "str_1";
a = "str_2";
這樣會在內(nèi)存中創(chuàng)建"str_1"和"str_2"兩個字符串，但只有"str_2"在被使用，"str_1"不會被修改或消失，這樣就浪費了內(nèi)存資源，這也是為什么在做大量字符串操作時，推薦使用StringBuilder的原因。
二．.Net中字符串的駐留（重要）
在第一節(jié)中，我們講了字符串的恒定性，該特性又為我們引出了字符串的另一個重要特性：字符串駐留。
從某些方面講，正是字符串的恒定性，才造就了字符串的駐留機制，也為字符串的線程同步工作大開方便之門（同一個字符串對象可以在不同的應用程序域中被訪問，所以駐留的字符串是進程級的，垃圾回收不能釋放這些字符串對象，只有進程結(jié)束這些對象才被釋放）。
我們用以下2行代碼來說明字符串的駐留現(xiàn)象：
string a = "str_1";
string b = "str_1";
請各位同學友思考一下，這2行代碼會在內(nèi)存中產(chǎn)生了幾個string對象？你可能會認為產(chǎn)生2個：由于聲明了2個變量，程序第1行會在內(nèi)存中產(chǎn)生"str_1"供變量a所引用；第2行會產(chǎn)生新的字符串"str_1"供變量b所引用，然而真的是這樣嗎？我們用ReferenceEquals這個方法來看一下變量a與b的內(nèi)存引用地址：
string a = "str_1";
string b = "str_1";
Response.Write(ReferenceEquals(a,b));?? //比較a與b是否來自同一內(nèi)存引用
輸出：True
哈，各位同學看到了嗎，我們用ReferenceEquals方法比較a與b，雖然我們聲明了2個變量，但它們竟然來自同一內(nèi)存地址！這說明string b = "str_1";根本沒有在內(nèi)存中產(chǎn)生新的字符串。
這是因為，在.Net中處理字符串時，有一個很重要的機制，叫做字符串駐留機制。由于string是編程中用到的頻率較高的一種類型，CLR對相同的字符串，只分配一次內(nèi)存。CLR內(nèi)部維護著一塊特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構，我們叫它字符串池，可以把它理解成是一個HashTable，這個HashTable維護著程序中用到的一部分字符串，HashTable的Key是字符串的值，而Value則是字符串的內(nèi)存地址。一般情況下，程序中如果創(chuàng)建一個string類型的變量，CLR會首先在HashTable遍歷具有相同Hash Code的字符串，如果找到，則直接把該字符串的地址返回給相應的變量，如果沒有才會在內(nèi)存中新建一個字符串對象。
所以，這2行代碼只在內(nèi)存中產(chǎn)生了1個string對象，變量b與a共享了內(nèi)存中的"str_1"。
好了，結(jié)合第一節(jié)所講到的字符串恒定性與第二節(jié)所講到的駐留機制，來理解一下下面4行代碼吧：
string a = "str_1"; //聲明變量a，將變量a的指針指向內(nèi)存中新產(chǎn)生的"str_1"的地址
a = "str_2";? //CLR先會在字符串池中遍歷"str_2"是否已存在，如果沒有，則新建"str_2"，并修改變量a的指針，指向"str_2"內(nèi)存地址，"str_1"保持不變。（字符串恒定）
string c = "str_2"; //CLR先會在字符串池中遍歷"str_2"是否已存在，如果存在，則直接將變量c的指針指向"str_2"的地址。（字符串駐留）

那么如果是動態(tài)創(chuàng)建字符串呢？字符串還會不會有駐留現(xiàn)象呢？
我們分3種情況講解動態(tài)創(chuàng)建字符串時，駐留機制的表現(xiàn)：

字符串常量連接
string a = “str_1” + “str_2”;
string b = “str_1str_2”;
Response.Write(ReferenceEquals(a,b));?? //比較a與b是否來自同一內(nèi)存引用
輸出 ：True
IL代碼說明問題：
.maxstack? 1
.locals init ([0] string a,
??????????? [1] string b)
IL_0000:? nop
IL_0001:? ldstr????? “str_1str_2”
IL_0006:? stloc.0
IL_0007:? ldstr????? “str_1str_2”
IL_000c:? stloc.1
IL_000d:? ret
其中第1、6行對應c#代碼string a = “str_1” + “str_2”;
第7、8對應c# string b = “str_1str_2”;
可以看出，字符串常量連接時，程序在被編譯為IL代碼前,編譯器已經(jīng)計算出了字符串常量連接的結(jié)果，ldstr指令直接處理編譯器計算后的字符串值，所以這種情況字符串駐留機制有效！
字符串變量連接
string a = “str_1”;
string b = a + “str_2”;
string c = “str_1str_2”;
Response.Write(ReferenceEquals(b,c));
輸出：False

IL代碼說明問題：
?? .maxstack? 2
?? .locals init ([0] string a,
??????????? [1] string b,
?????????? [2] string c)
IL_0000:? nop
? IL_0001:? ldstr????? “str_1”
?? IL_0006:? stloc.0
? IL_0007:? ldloc.0
?? IL_0008:? ldstr????? “str_2”
?? IL_000d:? call?????? string [mscorlib]System.String::Concat(string,
?????????????????????????????????????????????????????????????? string)
?? IL_0012:? stloc.1
?? IL_0013:? ldstr????? “str_1str_2”
?? IL_0018:? stloc.2
?? IL_0019:? ret

其中第1、6行對應string a = “str_1”;
第7、8、9行對應string b = a + “str_2”;，IL用的是Concat方法連接字符串
第13、18行對應string c = “str_1str_2”;
可以看出，字符串變量連接時，IL使用Concat方法，在運行時生成最終的連接結(jié) 果，所以這種情況字符串駐留機制無效！
3.顯式實例化

string a = "a";
string b = new string('a',1);
Response.Write(ReferenceEquals(a, b));

輸出 False

IL代碼：
?? .maxstack? 3
?? .locals init ([0] string a,
??????????? [1] string b)
?? IL_0000:? nop
?? IL_0001:? ldstr????? "a"
?? IL_0006:? stloc.0
?? IL_0007:? ldc.i4.s?? 97
?? IL_0009:? ldc.i4.1
?? IL_000a:? newobj???? instance void [mscorlib]System.String::.ctor (char,
??????????????????????????????????????????????????????????????????? int32)
?? IL_000f:? stloc.1
?? IL_0010:? ret

這種情況比較好理解，IL使用newobj來實例化一個字符串對象，駐留機制無效。從string b = new string('a',1);這行代碼我們可以看出，其實string類型實際上是由char[]實現(xiàn)的，一個string的誕生絕不像我們想想的那樣簡單，要由棧、堆同時配合，才會有一個string的誕生。這一點在第四節(jié)會有介紹。
當然，當字符串駐留機制無效時，我們可以很簡便的使用string.Intern方法將其手動駐留至字符串池中，例如以下代碼：
string a = "a";
string b = new string('a',1);
Response.Write(ReferenceEquals(a, string.Intern(b)));

輸出：True?

程序返回Ture，說明變量"a"與"b"來自同一內(nèi)存地址。

三、其它
這一節(jié)將主要給大家介紹一些string的常見問題。
1.“string = ”與“new stirng()”的區(qū)別
string test = "a";
string test = new string('a', 1);

以上兩行代碼的效果是一樣的，它們的區(qū)別在于加載”a”的時間不同：第一行的“a”是一個常量，在編譯期就已經(jīng)被放在一個叫做常量池的地方了，常量池通常裝載一些在編譯期被確定下來的數(shù)據(jù)，例如類、接口等等；而第二行是運行時CLR在堆中生成的值為“a”的字符串對象，所以后者沒有字符串駐留。
2. string 與 String的區(qū)別
String的大名叫做System.String，在編譯為IL代碼時，string和System.String會生成完全相同的代碼：(ps：long和System.Int64，float和System.Single等也有此特性)
C#代碼：
string str_test = "test";
?????????? System.String Str_test = "test";
IL碼：
?? // 代碼大小?????? 14 (0xe)
?? .maxstack? 1
?? .locals init ([0] string str_test,
??????????? [1] string Str_test)
?? IL_0000:? nop
?? IL_0001:? ldstr????? "test"
?? IL_0006:? stloc.0
?? IL_0007:? ldstr????? "test"
?? IL_000c:? stloc.1
?? IL_000d:? ret
所以，二者的區(qū)別并不在于底層，而是在于string是類似于int的基元類型；System. String是框架類庫（FCL）的基本類型，二者之間有直接的對應關系。
3.StringBuilder
StringBuilder提供了高效創(chuàng)建字符串的方法，由StringBuilder表示的字符串是可變的(非恒定的)，在需要多處使用“+”連接字符串變量的時候，推薦使用StringBuilder來完成，最后調(diào)用其ToString()方法輸出。當調(diào)用了StringBuilder的ToString()方法之后，StringBuilder將返回其內(nèi)部維護的一個字符串字段引用，如再次修改StringBuilder，它將會創(chuàng)建一個新的字符串，這時被修改的是新的字符串，原來已經(jīng)返回的字符串才不會發(fā)生改變。
StringBuilder有兩個比較重要的內(nèi)部字段，大家需要掌握：
m_MaxCapacity：StringBuilder的最大容量，它規(guī)定了最多可以放置到 m_StringValue的字符個數(shù)，默認值為Int32.MaxValue。m_MaxCapacity一旦被指定就不能再更改。
m_StringValue：StringBuilder維護的一個字符數(shù)組串，實際上可以理解為一個字符串。StringBuilder重寫的Tostring()方法返回的就是這個字段。

《另：再說String》

String主要具有以下的兩個顯著的特點：

關于Process-wide字符串駐留機制的存在，我想我在《深入理解string和如何高效地使用string》中的Sample已經(jīng)很明顯的證明的這點。不過文中并沒有為此提供充分的理論的基礎，現(xiàn)在我就來談談為什么String的駐留是跨AppDomain的。

要明白Process-wide字符串駐留機制的原理，必須首先了解一個托管程序是如何運行的。

當我們運行一個托管程序，我們知道CLR會為此創(chuàng)建一個Default AppDomain，但實際上Windows為我們作的事情遠不止這么簡單。之所以我們說一個Application是在一個托管的環(huán)境下執(zhí)行的，是指的是CLR對他進行托管。所以在這之前，對CLR的加載是必須的。我們知道.NET Framework是建立在Windows平臺之上的，如果說Windows是對計算機硬件的封裝的話，.NET Framework則可以看成是對Windows的封裝，通過.NET Framework API封裝了對傳統(tǒng)Win32的封裝。正是因為Windows是.NET Framework的基礎架構，所以.NET Framework只能是利用Windows所能理解的方式進行構建。而對于一個Windows來說，所有能被加載執(zhí)行的都是一個PE文件（Portable Executable file），比如exe和dll。CLR也不能免俗，他實際上是一個COM Server的形式實現(xiàn)在一個叫做MSCorWks.Dll中，該Dll存在于.NET Framework對應的目錄中。

當程序開始運行的時候，有一個稱為SystemDomain的AppDomain被創(chuàng)建，SystemDomain加載一個名為MSCorEE.Dll,該Dll就是我們經(jīng)常所說的“墊片”（shim）。通過定義在該墊片中的一個名為CorBindToRuntimeEx的函數(shù)加載對應版本的CLR，并返回一個非托管的ICLRRuntimeHost interface。SystemDomain可以說是整個Process的樞紐，它負責創(chuàng)建、初始化、卸載SharedDomain和DefaultDomain。

我們知道AppDomain是一個Assembly的托管容器，Assembly在一般情況下是基于某個單獨的AppDomain的，不能與另一個AppDomain共享的。但是有些公用性很強的Assembly，比如我們經(jīng)常使用的一些基元類型object, int，Array，ValueType等，卻希望它被一個AppDomain加載之后，能夠被其他的AppDomain共享，這樣可以省去很多內(nèi)存空間和Assembly加載帶來的性能損失。這些Assembly就是被加載到SharedDomain中，我們常用的MScorLib.dll就是被以這樣的方式被加載的SharedDomain中的。Default Domain就是為具體的Application創(chuàng)建的AppDomain，它一般以可執(zhí)行文件名命名。DefaultDomain中可以通過AppDomain.CreateAppDomain創(chuàng)建另一個AppDomain。所以當我們運行一個托管的Application的時候，實際上創(chuàng)建了3個不同AppDomain：SystemDomain，ShatedDomain和DefaultDomain，而SystemDomain和ShatedDomain基于整個進程的，能夠被DefaultDomain以及被它創(chuàng)建AppDomain共享的。

有了上面的基礎，我想我們就不難理解String的駐留機制的。String的駐留機制實際上是在SystemDomain中進行的。當CLR被加載之后，會在SystemDomain對應的managed heap中創(chuàng)建一個Hash table的數(shù)據(jù)結(jié)構，我們可以稱這個Hashtable為Interning table，因為它是被用來保存被駐留的string的，Interning table的Key為string本身，Value為string對象的地址。

當我們的托管程序（無論對于那個AppDomain）需要一個string的時候，CLR首先在這個Hashtable根據(jù)這個string的hash code試著在Interning table中找對應的Item。如果成功找到，則直接把對應的引用返回，否則就在SystemDomain對應的managed heap中創(chuàng)建該string，并加入到Interning table中，并把引用返回。所以我們說字符串的駐留是基于整個進程的，是可以跨AppDomain共享的，就是這個道理。

• String的恒定性：String一經(jīng)創(chuàng)建，它所對應的字符序列就無法更改（當然我們的前提是托管的環(huán)境下）。
• String的駐留：CLR對String的創(chuàng)建實行駐留機制，CLR只會維護具有不同字符序列的String。換言之，在程序中使用到的具有完全相同的字符序列的String均是對應著同一個string對象，是對同一個段內(nèi)存的引用。值得一提的是String的這種駐留機制不僅僅是基于某個單獨的AppDomain的，而是針對整個進程的。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/pursue/archive/2009/09/10/1563816.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的string:值类型？引用类型？[转]的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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