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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,整理出簡單好用的操作方法,希望對大家解答”C#的字符串優(yōu)化舉例分析”的疑惑有所幫助!接下來,請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧!

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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));
 }
}

這個沒有什么特殊的地方,相信大家都知道運行結(jié)果:

hello, hello world
False
False

第二個WriteLine使用==比較兩個字符串,返回False是因為他們不一致。而最后一個WriteLine返回False,因為a、b的引用不一致。
接下來,我們在代碼的最后添加代碼:

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

這個的輸出,相信也不會出乎大家的意料。前者返回True,因為==兩邊的內(nèi)容相等;后者為False,因為+運算符執(zhí)行完畢后,會創(chuàng)建一個新的string實例,這個實例與b的引用不一致。
上面這些就是對象的通常工作方式,兩個獨立的對象可以擁有同樣的內(nèi)容,但他們卻是不同的個體。

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因為他們內(nèi)容相同,ReferenceEquals返回False因為他們是不同的引用。
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)驗的程序員們,應(yīng)該知道,一個大型項目中,字符串的數(shù)量是巨大的。有些時候會出現(xiàn)幾百、幾千、甚至幾萬的重復(fù)字符串存在。這些字符串的內(nèi)容相同,但卻會重復(fù)分配內(nèi)存,占用巨額的存儲空間,這個肯定是要優(yōu)化處理的。而C#在處理這個問題的時候,采用的就是普遍的做法,建立內(nèi)部的池,池中每一個不同的字符串存在唯一一個個體在池中(這個方案在各種大型項目中都能見得到)。而C#畢竟是一種語言,而不是一個面向某個具體領(lǐng)域的技術(shù),所以,它不能將這種內(nèi)部的池技術(shù),做成全部自動化的。因為我們不知道,將來C#會被使用到何種規(guī)模的項目中。如果完全自動化維護(hù)這個內(nèi)部池,可能會在大型項目中,造成內(nèi)存的巨大浪費,畢竟不是所有的字符串都有必要加到這個常駐的池中的。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,你將一個字符串作為參數(shù)使用這個接口,如果這個字符串已經(jīng)存在池中,就返回這個存在的引用;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,測試一下String.Intern,因為在某些情況下,它產(chǎn)生的結(jié)果,有點違反直覺。這里是一個例子:

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

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

這個看起來,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是一個指向“abc”的變量,調(diào)用ToString返回的就是這個引用。所以,對于上面的內(nèi)容,可以這樣解釋:

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

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

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

  4. 所以,當(dāng)你使用ReferenceEquals比較o和String.Intern(a)時,返回True。因為String.Intern(a)返回的是#2的引用。

  5. 現(xiàn)在我們創(chuàng)建一個新的變量o2,使用String.Copy(a)創(chuàng)建一個新的對象#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,因為“abc”已經(jīng)存在(#2)。

  7. 所以,此時調(diào)用Intern返回的是對象#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,因為我們在嘗試比較#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,則返回這個字符串對象的引用,如果不再池中,返回null。
下面是一個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WriteLine打印的是“not interned”,因為“xyz”還沒有存在于內(nèi)部池中;第二個WriteLine打印了“xyz”因為現(xiàn)在內(nèi)部池中有了“xyz”;第三個WriteLine打印True,因為對象引用的就是內(nèi)部池中的“xyz”。

常量字符串自動被加入內(nèi)部池

改變最后一行代碼為:

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

你會發(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WriteLine輸出的是False!發(fā)生了什么?
原因就是這個最后添加的那行代碼中的常量“xyz”,CLR會將程序中使用的字符常量自動添加到內(nèi)部池中。所以,當(dāng)最后一行被添加之后,“xyz”在程序“運行之前”(避免嚴(yán)謹(jǐn),這里用引號)就已經(jīng)存在于內(nèi)部池中。所以,當(dāng)調(diào)用String.IsInterned的時候,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,因為s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));

運行一下,你會發(fā)現(xiàn)運行結(jié)果和直接使用“xyz”一樣。但這里使用了+運算符???編譯器不應(yīng)該知道”x“+"y"+"z"最終的結(jié)果吧?
實際上,如果你將”x“+"y"+"z"替換為String.Format("{0}{1}{2}",'x','y','z'),結(jié)果確實就不一樣了。某種原因,CLR會將使用+運算符鏈接的字符串視為常量,而String.Format卻需要在運行時才能知道結(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,會看到:

C#的字符串優(yōu)化舉例分析

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,請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站,小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>
當(dāng)前題目:C#的字符串優(yōu)化舉例分析
當(dāng)前網(wǎng)址:http://weahome.cn/article/pscdds.html

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