高明建网站服务,做文学网站算不算开公司,沈阳网站建设管理,网站推广工作如何做本文主要分析C#字符串拼接产生GC的原因#xff0c;以及介绍名为ZString的库#xff0c;它可以将字符串生成的内存分配为零。
在C#中#xff0c;字符串拼接通常有三种方式#xff1a;
直接使用号连接#xff1b;string.format;使用StringBuilder#xff1b;
下面分别细…本文主要分析C#字符串拼接产生GC的原因以及介绍名为ZString的库它可以将字符串生成的内存分配为零。
在C#中字符串拼接通常有三种方式
直接使用号连接string.format;使用StringBuilder
下面分别细述。
故事的开始
首先简单介绍下String类型。C# String 类型内部是“UTF-16”字节字符串。 与普通对象一样它有一个对象头并在堆内存中分配。同样字符串基本上只能由“新字符串”生成。StringBuilder.ToStringEncoding.GetString等最后也调用new string来分配一个新字符串。
即使是相同的字符串值“new string”生成的字符串也会分配在不同的内存空间中。只有常量字符串从称为实习生池的应用程序共享空间获取固定引用。
var x new string(new[] { f, o, o });
var y new string(new[] { f, o, o });
var z foo;
var u foo;
var v String.Intern(x);// different reference: x ! y ! z
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(x, y)); // false
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(x, z)); // false// same reference: z u v
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(z, u)); // true
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(z, v)); // true// same value
Console.WriteLine(x y x z x u x v); // true
如果你想从intern池中获取可以使用String.Intern方法。Intern方法是从Intern池中获取的。如果不存在则注册并返回其引用。由于Intern池中注册的内存无法删除因此可能很难很好地使用它。 拼接String.Concat
使用号连接时C# 编译器会进行专门处理将其转换为 String.Concat。
string.Concat(object arg0, object arg1)
string.Concat(object arg0, object arg1, object arg2)
string.Concat(params object[] values)
string.Concat(string str0, string str1)
string.Concat(string str0, string str1, string str2)
string.Concat(string str0, string str1, string str2, string str3)
string.Concat(params string[] values)
不同的编译器版本处理稍有不同。例如Visual Studio 2019 的 C# 编译器 (int x) (string y) (int z) 的结果将为“String.Concat(x.ToString(), y, z.ToString())”。但是Visual Studio 2017 的 C# 编译器将是“String.Concat((object)x, y, (object)z)”如果连接非字符串参数将使用对象重载。因此发生了结构装箱。
如果我们连接的字符不匹配上方的重载比如连接了5个字符那么就会产生一个“params array”的分配同样会造成额外的GC。
针对上述情况ZString提供了最多15个参数的泛型重载且在内部使用了“Utf16ValueStringBuilder”在StringBuilder小节中有解释因此几乎可以完全避免数字类型的字符串转换分配。 StringBuilder
“StringBuilder”是一个以“char[]”作为临时缓冲区的类。StringBuilder.Append()方法用于写入缓冲区StringBuilder.ToString() 生成最终字符串。
public class SimpleStringBuilder
{char[] buffer;int offset;public void Append(string value){value.CopyTo(0, buffer, offset, value.Length);offset value.Length;}public override string ToString(){return new string(buffer, 0, offset);}
}
如果要连接多个字符串应避免使用“”因为每个“”都会生成一个新字符串。StringBuilder 避免生成这个临时的新字符串而是将其复制到“char[]”。
当追加数字以及某些类型时.NET Standard 2.0Unity 等和 .NET Standard 2.1.NET Core 3.0 等之间的行为会有所不同。
// .NET Standard 2.0
public StringBuilder Append(int value)
{return Append(value.ToString(CultureInfo.CurrentCulture));
}// .NET Standard 2.1
public StringBuilder Append(int value)
{return AppendSpanFormattable(value);
}private StringBuilder AppendSpanFormattableT(T value)where T : ISpanFormattable
{if (value.TryFormat(RemainingCurrentChunk,out int charsWritten, format: default, provider: null)){m_ChunkLength charsWritten;return this;}return Append(value.ToString());
}
对于 .NET Standard 2.0它Append时调用了ToString方法。但在 .NET Standard 2.1 中“ISpanFormattable.TryFormat”将其直接写入缓冲区而不通过字符串。ISpanFormattable这个接口是internal的 。但是通过检查 [ ISpanFormattable.references ]您可以看到哪种类型实现了此接口。
通过ZString可以避免添加数字类型时的字符串分配。在 .NET Standard 2.1 中ZString 使用它们的TryFormat。在.NET Standard 2.0中ZString使用移植的TryFormat方法。
API 本身与 StringBuilder 几乎相同。但是它必须用“using”括起来。
// using ZString.CreateStringBuilder instead of new StringBuilder
using (var sb ZString.CreateStringBuilder())
{sb.Append(enemy.Name);sb.Append( Current HP:);sb.Append(enemy.Hp);sb.Append( Current MP:);sb.Append(enemy.Mp);if (addStatus){sb.Append( Status:);sb.Append(enemy.Status);}return sb.ToString();
}
ZString.CreateStringBuilder ()方法的返回值“Utf16ValueStringBuilder”是一个结构体所以避免了分配到StringBuilder的堆内存。此外由于用于内部写入的“char[]”缓冲区是从ArrayPool获取的因此避免了缓冲区分配。这也是为什么需要通过“using”返回缓冲区。 String.Format
由于 String.Format 的参数只能接受对象因此会发生装箱。
// conversion of String interpolation is rewrited to following by C# compiler
${enemy.Name} Current Hp:{enemy.Hp} Current Mp:{enemy.Mp};// string.Object(string, object, object, object)
String.Format({0} Current Hp:{1} Current Mp:{2}, enemy.Name, enemy.Hp, enemy.Mp);// String.Format can avoid params array until 3 arguments
string string.Format(string format, object arg0)
string string.Format(string format, object arg0, object arg1)
string string.Format(string format, object arg0, object arg1, object arg2)
string string.Format(string format, params object[] args)
此外与 StringBuilder.Append 一样在 .NET Standard 2.0 中也会发生字符串转换分配。
与“ZString.Concat”一样“ZString.Format”具有最多 15 个参数的通用重载。即使在.NET Standard 2.0环境下通过TryFormat直接转换也能实现零分配。 终极秘诀
ZString 的内部实现是零分配。但当最后总要输出一个字符串还是会产生GC。但是如果适用的库具有接受字符串以外的内容的 API则也可以避免最终的字符串生成并且可以实现完全零分配。例如TextMeshPro有一个名为“SetCharArray(char[] sourceText, int start, int length)”的API可以直接给出它并且可以避免字符串生成。
TMP_Text tmp;// create StringBuilder
using(var sb ZString.CreateStringBuilder())
{sb.Append(foo);sb.AppendLine(42);sb.AppendFormat({0} {1:.###}, bar, 123.456789);// direct write(avoid string alloc) to TextMeshProtmp.SetText(sb);// SetText(Utf16ValueStringBuilder) is the same as followingvar buffer sb.AsArraySegment();tmp.SetCharArray(buffer.Array, buffer.Offset, buffer.Count);
}// convinient helper to use ZString.Format
tmp.SetTextFormat(Position: {0}, {1}, {2}, x, y, z);// other ZString direct write utilities
.AsSpan()
.AsMemory()
.TryCopyTo(Spanchar, out int writtenChars); 参考文献
ZString — Zero Allocation StringBuilder for .NET Core and Unity.
