卡卡网

C#连接字符串，我们通常简单地用加号“+”来实现，这当然是C#连接字符串的一种方法。不过，C#连接字符串的方法有很多种，本文将介绍C#连接字符串的6种方法，并通过实例比较它们性能的优劣，比较它们速度的快慢。

• 使用加号“+”，包括“+=”
• String.Concat
• String.Join
• StringBuilder
• String.Format
• 使用字符串插值（例如 $”My string {variable}”）。

我想现在每个人都知道使用 “+” 来连接大字符串（据说）是不行的。但这让我开始思考性能影响到底是什么？如果你有两个要连接的字符串，是否值得启动一个 StringBuilder 实例？为此，我想做一些基准测试，比较一下C#连接字符串的各种方法的性能。

我使用带有 .NET Core SDK的 AMD Ryzen CPU作为我的运行时。详细信息在这里：

BenchmarkDotNet=v0.12.0, OS=Windows 10.0.18362
AMD Ryzen 7 2700X, 1 CPU, 16 logical and 8 physical cores
.NET Core SDK=3.1.100
  [Host]     : .NET Core 3.1.1 (CoreCLR 4.700.19.60701, CoreFX 4.700.19.60801), X64 RyuJIT
  DefaultJob : .NET Core 3.1.1 (CoreCLR 4.700.19.60701, CoreFX 4.700.19.60801), X64 RyuJIT

初始基准

我将使用 BenchmarkDotNet  来完成我的基准测试，BenchmarkDotNet可帮助你将方法转化为基准、跟踪其性能的测量实验。你不需要是一位经验丰富的性能工程师，你可以使用简单的 API 以声明式的方式设计非常复杂的性能实验。参阅文章：

• benchmarkdotnet中文介绍：功能 · 入门 · 文档

对于我的基准测试，我将尝试执行“单行连接”。我所说的“单行连接”的意思是我说了 5 个变量，我想将它们全部连接成一个长字符串，它们之间有一个空格。我不是在循环内执行此操作，而且我手头有所有 5 个变量。

我的基准看起来像这样：

public class SingleLineJoin
{
    public string string1 = "a";
    public string string2 = "b";
    public string string3 = "c";
    public string string4 = "d";
    public string string5 = "e";

    [Benchmark]
    public string Interpolation()
    {
        return $"{string1} {string2} {string3} {string4} {string5}";
    }

    [Benchmark]
    public string PlusOperator()
    {
        return string1 + " " + string2 + " " + string3 + " " + string4 + " " + string5;
    }

    [Benchmark]
    public string StringConcatenate()
    {
        return string.Concat(string1, " ", string2, " ", string3, " ", string4, " ", string5);
    }

    [Benchmark]
    public string StringJoin()
    {
        return string.Join(" ", string1, string2, string3, string4, string5);
    }

    [Benchmark]
    public string StringFormat()
    {
        return string.Format("{0} {1} {2} {3} {4}", string1, string2, string3, string4, string5);
    }

    [Benchmark]
    public string StringBuilderAppend()
    {
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        builder.Append(string1);
        builder.Append(" ");
        builder.Append(string2);
        builder.Append(" ");
        builder.Append(string3);
        builder.Append(" ");
        builder.Append(string4);
        builder.Append(" ");
        builder.Append(string5);
        return builder.ToString();
    }
}

结果在这里：

可以看到，Interpolation、PlusOperator 和 Concat 大致相同。String.Join 速度很快，StringBuilder 明显领先。String.Format 最慢。这里发生了什么？我们将不得不深入挖掘幕后发生的事情。

String.Format

为什么 String.Format 这么慢？原来，String.Format 也在幕后使用 StringBuilder，但它归结为一个名为“AppendFormatHelper”的方法：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/text/stringbuilder.cs#L1322

现在这有点说得通了，因为你必须记住，String.Format 可以做这样的事情：

String.Format("Price : {0:C2}", 14.00M); //打印 $14.00 (货币格式)

因此，它必须做更多的工作来尝试格式化字符串，同时考虑到正确格式化货币等问题，即使检查这些格式类型也需要一点额外的时间。

String.Join

String.Join 是一个有趣的代码，因为在我看来幕后代码并没有太大意义。如果你传入一个 IEnumerable 或一个对象的参数列表，那么它只使用一个 StringBuilder 而不会做太多其他事情：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/string.cs#L161

但是，如果你传入字符串参数，它会使用一个字符数组并执行一些非常低级的操作：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/string.cs#L204

所以我马上想到……有区别吗？那么这个基准：

public class StringJoinComparison
{
    public string string1 = "a";
    public string string2 = "b";
    public string string3 = "c";
    public string string4 = "d";
    public string string5 = "e";

    public List<string> stringList;

    [GlobalSetup]
    public void Setup()
    {
        stringList = new List<string> { string1, string2, string3, string4, string5 };
    }


    [Benchmark]
    public string StringJoin()
    {
        return string.Join(" ", string1, string2, string3, string4, string5);
    }


    [Benchmark]
    public string StringJoinList()
    {
        return string.Join(" ", stringList);
    }
}

结果

巨大差距。事实上，它要慢得多。

String.Concat

Concat 与 Join 非常相似。例如，如果我们传入一个 IEnumerable，它会使用一个 StringBuilder：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/string.cs#L3145

但是如果我们传入字符串的参数列表，它就会下降到 ConcatArray 方法：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/string.cs#L3292

你可能会开始注意到很多方法都调用了“FastAllocateString”，从用法而非我所拥有的特殊知识推断，这似乎为字符串的完整大小分配了内存，然后在稍后“填充”。例如，给定一个字符串列表，你已经提前知道该字符串的大小，因此你可以预先分配该内存，然后在稍后简单地填充字节。 

加号（+） 运算符

加号运算符连接字符串，它的性能如何？我写了一个小基准测试：

[MemoryDiagnoser]
public class OperatorTest
{
    public string string1 = "a";
    public string string2 = "b";
    public string string3 = "c";
    public string string4 = "d";
    public string string5 = "e";


    [Benchmark]
    public string PlusOperatorWithResult()
    {
        var result = string1 + " ";
        result += string2 + " ";
        result += string3 + " ";
        result += string4 + " ";
        result += string5 + " ";
        return result;
    }


    [Benchmark]
    public string PlusOperator()
    {
        var result = string1 + " " + string2 + " " + string3 + " " + string4 + " " + string5;
        return result;
    }
}

每个字符串连接都在它自己的行上，理论上它应该每次都创建一个新字符串。

结果：

显然，随着时间的推移，随着更大的字符串和更多的连接，这可能会变得更成问题，我认为这是人们在尖叫“一切都使用 StringBuilder！”时试图指出的。

另请注意，我将 MemoryDiagnoser 添加到该基准测试中以表明是的，当您使用 += 运算符进行处理时会分配更多内存，因为它必须在内存中创建一个全新的字符串来处理此问题。

StringBuilder

StringBuilder 的源代码可以在这里找到：

https://github.com/microsoft/referencesource/blob/master/mscorlib/system/text/stringbuilder.cs

它相对简单，因为它持有一个 char 数组直到最后一刻，然后在最后将所有内容连接起来。它如此之快的原因是因为在真正需要它之前你不会分配字符串。

使用 StringBuilder 最让我感到惊讶的是，即使追加 5 个（或者如果我们计算空格我猜更多），它也比仅使用 + 运算符快得多。

在前文，我展示了 String 如何比 StringBuilder 消耗更多的资源，参阅文章：

• 使用StringBuilder比String消耗内存少

Interpolation（插补）

我找不到 C# 中插值的源代码。事实上，我甚至不确定要搜索什么。因为它类似于加号运算符，所以我假设它可能只是同一段代码，在代码深处连接字符串。

总结

那么，这会告诉我们什么？通过这些基准测试，我们知道了 StringBuilder 是构建字符串的最佳实践，我们还发现，即使在构建较小的字符串时，StringBuilder 也能完成其余的工作。这是否意味着立即重写你的代码以在所有地方使用 StringBuilder？我个人对此表示怀疑。仅基于可读性，几纳秒对你来说可能不值得。

我们还可看到，即使我们没有进行任何特殊格式化，String.Format 的性能也非常差。事实上，我们可以使用任何其他方法将字符串连接在一起并使其更快。

最后，我们还发现字符串连接仍然是一个奇怪的事情，使用 String.Concat 和 String.Join 之类的东西，根据你传入的内容做不同的事情。10 次中有 9 次你可能甚至不认为传入 IEnumerable 和 Params 之间存在差异，但确实存在差异。

相关文章

• [C#技巧]使用StringBuilder比String消耗内存少
• [示例]C#使用ArrayList而不是Split分割字符串
• C#从字符串中删除重复的单词的两种方法
• [示例]C#将十六进制字符串转换为整数
• C#将字符串转换为整数的不同方法【示例】
• 详解C# TryParse(String, NumberStyles, IFormatProvider, Single)转换字符串为浮点数
• [示例]C# single.tryParse将数字字符串转换为浮点数
• 详解C# TryParse怎样转换小数、16进制、千分位数字等字符串
• 在C#中将字符串转换为 Int 的最安全方法[示例]

标签: CSharp  asp.net  字符串  StringBuilder  Format  Join  Concat  连接字符串