StringBuilder 类是如何实现的？每次我们追加时它会在内部创建新的字符串对象吗？
【问题讨论】：
标签： c# .net string stringbuilder
在 .NET 2.0 中，它在内部使用 String 类。 String 仅在 System 命名空间之外是不可变的，所以 StringBuilder 可以做到这一点。
在 .NET 4.0 中，String 已更改为使用 char[]。
在 2.0 中 StringBuilder 看起来像这样
public sealed class StringBuilder : ISerializable
{
// Fields
private const string CapacityField = "Capacity";
internal const int DefaultCapacity = 0x10;
internal IntPtr m_currentThread;
internal int m_MaxCapacity;
internal volatile string m_StringValue; // HERE ----------------------
private const string MaxCapacityField = "m_MaxCapacity";
private const string StringValueField = "m_StringValue";
private const string ThreadIDField = "m_currentThread";
但在 4.0 中它看起来像这样：
public sealed class StringBuilder : ISerializable
{
// Fields
private const string CapacityField = "Capacity";
internal const int DefaultCapacity = 0x10;
internal char[] m_ChunkChars; // HERE --------------------------------
internal int m_ChunkLength;
internal int m_ChunkOffset;
internal StringBuilder m_ChunkPrevious;
internal int m_MaxCapacity;
private const string MaxCapacityField = "m_MaxCapacity";
internal const int MaxChunkSize = 0x1f40;
private const string StringValueField = "m_StringValue";
private const string ThreadIDField = "m_currentThread";
很明显，它从使用string 更改为使用char[]。
编辑：更新答案以反映 .NET 4 中的变化（我刚刚发现）。
【讨论】：
Char 数组，而不是String（至少在.NET 4 中，也许这已经改变了？）
string
string，现在看来是char 数组被操纵了。
接受的答案与分数相差一英里。 4.0 中StringBuilder 的重大变化不是从不安全的string 更改为char[] - 事实上StringBuilder现在实际上是StringBuilder 实例的链接列表。
这个改变的原因应该很明显：现在不需要重新分配缓冲区（这是一个昂贵的操作，因为除了分配更多内存之外，您还必须从旧缓冲区复制所有内容到新的）。
这意味着调用 ToString() 现在会稍微慢一些，因为需要计算最终的字符串，但是现在执行大量的 Append() 操作现在明显快了。这符合StringBuilder 的典型用例：多次调用Append()，然后调用一次ToString()。
您可以找到基准here。结论？新的链表StringBuilder 使用的内存稍微多一些，但对于典型用例来说要快得多。
【讨论】：
并非如此 - 它使用内部字符缓冲区。只有当缓冲区容量耗尽时，它才会分配新的缓冲区。附加操作将简单地添加到此缓冲区，当对其调用 ToString() 方法时将创建字符串对象 - 此后，它适用于许多字符串连接，因为每个传统的字符串连接操作都会创建新字符串。如果您对它有粗略的了解，也可以为字符串生成器指定初始容量以避免多次分配。
编辑：人们指出我的理解是错误的。 请忽略答案（我宁愿不删除它 - 这将证明我的无知:-)
【讨论】：
string 实例。诚实。
char[]，但这是一个无用的事实，没有注意到绳索结构（m_ChunkPrevious），这是真正的新事物。
我制作了一个小示例来演示 StringBuilder 在 .NET 4 中的工作原理。合同是
public interface ISimpleStringBuilder
{
ISimpleStringBuilder Append(string value);
ISimpleStringBuilder Clear();
int Lenght { get; }
int Capacity { get; }
}
这是一个非常基本的实现
public class SimpleStringBuilder : ISimpleStringBuilder
{
public const int DefaultCapacity = 32;
private char[] _internalBuffer;
public int Lenght { get; private set; }
public int Capacity { get; private set; }
public SimpleStringBuilder(int capacity)
{
Capacity = capacity;
_internalBuffer = new char[capacity];
Lenght = 0;
}
public SimpleStringBuilder() : this(DefaultCapacity) { }
public ISimpleStringBuilder Append(string value)
{
char[] data = value.ToCharArray();
//check if space is available for additional data
InternalEnsureCapacity(data.Length);
foreach (char t in data)
{
_internalBuffer[Lenght] = t;
Lenght++;
}
return this;
}
public ISimpleStringBuilder Clear()
{
_internalBuffer = new char[Capacity];
Lenght = 0;
return this;
}
public override string ToString()
{
//use only non-null ('\0') characters
var tmp = new char[Lenght];
for (int i = 0; i < Lenght; i++)
{
tmp[i] = _internalBuffer[i];
}
return new string(tmp);
}
private void InternalExpandBuffer()
{
//double capacity by default
Capacity *= 2;
//copy to new array
var tmpBuffer = new char[Capacity];
for (int i = 0; i < _internalBuffer.Length; i++)
{
char c = _internalBuffer[i];
tmpBuffer[i] = c;
}
_internalBuffer = tmpBuffer;
}
private void InternalEnsureCapacity(int additionalLenghtRequired)
{
while (Lenght + additionalLenghtRequired > Capacity)
{
//not enough space in the current buffer
//double capacity
InternalExpandBuffer();
}
}
}
此代码不是线程安全的，不会进行任何输入验证，也没有使用 System.String 的内部（不安全）魔法。然而，它确实展示了 StringBuilder 类背后的想法。
一些单元测试和完整的示例代码可以在github找到。
【讨论】：
如果我在 .NET 2 上查看 .NET Reflector，我会发现：
public StringBuilder Append(string value)
{
if (value != null)
{
string stringValue = this.m_StringValue;
IntPtr currentThread = Thread.InternalGetCurrentThread();
if (this.m_currentThread != currentThread)
{
stringValue = string.GetStringForStringBuilder(stringValue, stringValue.Capacity);
}
int length = stringValue.Length;
int requiredLength = length + value.Length;
if (this.NeedsAllocation(stringValue, requiredLength))
{
string newString = this.GetNewString(stringValue, requiredLength);
newString.AppendInPlace(value, length);
this.ReplaceString(currentThread, newString);
}
else
{
stringValue.AppendInPlace(value, length);
this.ReplaceString(currentThread, stringValue);
}
}
return this;
}
所以它是一个变异的字符串实例......
编辑除了在 .NET 4 中它是 char[]
【讨论】：
如果您想查看其中一种可能的实现（类似于 microsoft 实现 v3.5 的版本），您可以在 github 上查看 the source of the Mono one。
【讨论】：