c#中String型別的儲存原理詳解

在我們正式瞭解c#中的String型別前，先來判斷一下下面程式碼的結果吧~

String str1 = "123";
String str2 = str1;
str2 = "321";
Console.WriteLine(str1);

上面程式碼的最終輸出結果是123，如果有淺學過參照型別的同學一定會問：str2不是在儲存的是str1的參照麼？那麼str2不是和str1指向堆中同一塊記憶體空間麼？為什麼在參照了str2使其改變資料後再列印出str1最終還是列印出來123？

這也是我最初的疑問，但不要著急，一步一步看下去，相信很快能瞭解清楚。

在正式開始之前，我們先了解一下c#中的記憶體分割區：

記憶體分割區

• 棧區：由編譯器自動分配釋放 ，存放值型別的物件本身，參照型別的參照地址（指標），靜態區物件的參照地址（指標），常數區物件的參照地址（指標）等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
• 堆區（託管堆）:用於存放參照型別物件本身。在c#中由.net平臺的垃圾回收機制（GC）管理。棧，堆都屬於動態儲存區，可以實現動態分配。
• （重點看）靜態區及常數區：用於存放靜態類，靜態成員（靜態變數，靜態方法），常數的物件本身。由於存在棧內的參照地址都在程式執行開始最先入棧，因此靜態區和常數區內的物件的生命週期會持續到程式執行結束時，屆時靜態區內和常數區內物件才會被釋放和回收（編譯器自動釋放）。所以應限制使用靜態類，靜態成員（靜態變數，靜態方法），常數，否則程式負荷高。
• 程式碼區：存放函數體內的二進位制程式碼。

在c#中，String的儲存方式很特殊，在c#的記憶體中，在常數區裡會分配一塊空間叫做String暫存池（常數池），在某些時候，我們的字串資料是儲存在這個常數池中的，而地址依然是存放在棧中。

例如用 String str = "xXXXX" 的方式來建立String變數的話，那麼String的值便會儲存在String常數池中，在我們以這種方式建立String變數時，編譯器會先判斷你這個內容有沒有已經在常數池出現過了，如果已經出現過，那麼不會再在常數池中使用空間來存放一個相同的內容，這個內容只會固定有一個參照，所以在創造相同內容的String的時候，他們的參照都是相同的。又有一種情況：一開始A和B內容相同，就是說A與B的參照都相同時，此時將B的內容更改，那麼B的內容在常數池中就會使用另一塊空間，那麼相應的B的參照也會改變，而A的參照並不會改變，因為A此時還是儲存的原來的內容。我們可以來看簡易的圖解：

以上我們可以用程式碼來證實我們的結論：

String str1 = "123";
            String str2 = "123";
            Console.WriteLine("此時還未將str1中的值做改變：");
            if(object.ReferenceEquals(str1,str2))
            {
                Console.WriteLine("此時參照相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此時參照不相同");
            }
            if (object.ReferenceEquals(String.Intern(str1), String.Intern(str2)))
            {
                Console.WriteLine("此時儲存在同一塊常數池中,且參照相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此時兩字串不相同，存在不同的空間中，且參照也不同");
            }
 
            Console.WriteLine();
            str1 = "12";
            Console.WriteLine("此時將str1的值改變,比較str1與str2的參照和所指向的記憶體空間是否相同：");
 
            if (object.ReferenceEquals(str1, str2))
            {
                Console.WriteLine("此時參照相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此時參照不相同");
            }
            if (object.ReferenceEquals(String.Intern(str1), String.Intern(str2)))
            {
                Console.WriteLine("此時儲存在同一塊常數池中,且參照相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此時兩字串不相同，存在不同的空間中，且參照也不同");
            }

可以看到最終執行的結果：

為了更好理解以上程式碼，下面是對程式碼的一些東西的解釋：

object.ReferenceEquals

這個是用來比較兩個變數的參照是否一樣，如果一樣，那麼則會返回true，否則將會返回false。

String.Intern

String.Intern的工作方式很好理解，你將一個字串作為引數使用這個介面，如果這個字串已經存在池中，就返回這個存在的參照；如果不存在就將它加入到池中，並返回參照。

 當然，以上只是針對用String str = "XXXXX";這樣建立變數的方式來討論的，那麼什麼時候建立String會考慮這樣的問題呢？下面來看情況總結：

我們要知道不是所有字串都放在常數池當中：

存放暫存池：

• 用字面量值建立String物件，例：String str = "ABCD";
• 用String.Intern（），例：StringBuilder sb = new StringBuilder(“ABCD”);string str1 = “ABCD”;string str2=string.Intern(sb.ToString);
• 字串拼接，例：str1 = "ABCD"；str2 = "EFG"；str1+str2。

不存放暫存池（存放在堆中）：

• 使用str.Tostring，例：str1 = "ABCD";str2 = str1.ToString();
• 使用char[].Tostring()，例：str1=ABCD”; char[]charArray = str1.ToArray(); str2 = charArray.ToString();
• 使用new String()，例：

str1=」999」;char[] charArray = str1.ToArray();string str2 = new string(charArray);string str3 = new string(charArray);

char[] charArray = {‘A','B'};str1 = 「ABCDE」;str2 =」CDE」+charArray.Tostring();

char[] charArray1 = {‘A','B'};char charArray2 = {‘C','D','E'};

str1 =」ABCDE」;str2=charArray1.ToString()+charArray2.ToString();

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