前言
C#中提供了比較全面的字符串處理方法，很多函數都進行了封裝為我們的編程工作提供了很大的便利。System.String是最常用的字符串操作類，可以幫助開發者完成絕大部分的字符串操作功能，使用方便。
字符串作為所有編程語言中使用最頻繁的一種基礎數據類型。如果使用不慎，將會造成不必要的內存開銷，為此而付出代價。
而要優化此類型，從以下兩點入手：
1、盡量少的裝箱
2、避免分配額外的內存空間
先從第一點裝箱的操作說起,查看如下代碼:
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//發生裝箱的代碼String boxOperate = "test" + 4.5f; |
其中間語言IL代碼為如下：
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IL_0000: nopIL_0001: ldstr "test"IL_0006: ldc.r4 4.5IL_000b: box [mscorlib]System.SingleIL_0010: call string [mscorlib]System.String::Concat(object, object)IL_0015: stloc.0IL_0016: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()IL_001b: popIL_001c: ret |
不難看出，上述代碼發生了裝箱的操作(IL代碼中的box).裝箱之所以會發生性能損耗，因為它要完成如下三個步驟：
1、首先，會為值類型在托管堆中分配內存。除了值類型本身所分配的內存外，內存總量還要加上類型對象指針和同步塊索引所占用的內存，
2、將值類型的值復制到新分配的堆內存中。
3、返回已經成為引用類型的對象的地址。
在來看以下代碼：
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//沒有發生裝箱的代碼 String boxOperate = "test" + 4.ToString(); |
其中間IL代碼如下:
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IL_0000: nopIL_0001: ldstr "test"IL_0006: ldc.r4 4IL_000b: stloc.1IL_000c: ldloca.s 1IL_000e: call instance string [mscorlib]System.Single::ToString()IL_0013: call string [mscorlib]System.String::Concat(string, string)IL_0018: stloc.0IL_0019: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()IL_001e: popIL_001f: ret |
如上，并沒有發生任何裝箱操作，但是達到的結果卻是我們想要的。原因是 4.ToString() 這行代碼并沒有發生裝箱行為，是實際調用的是整數型的ToString()方法，其原型如下:
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public override string ToString(){ return Number.FormatInt32(m_value, null, NumberFormat.CurrentInfo);} |
可能有人會問，是不是原型中的 Number.Format_XXX方法會發生裝箱行為呢？實際上，Number.Format_XXX方法是一個非托管的方法，其原型如下：
[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall), SecurityCritical]
public statuc extern string FormatInt32(int value, string format,NumberFormatInfo info);
它是通過直接操作內存來完成 Int32 到 String 的轉換，效率要比裝箱高得多。所以，在使用其他值引用類型到字符串得轉換比完成拼接時，應當避免使用操作符 “+” 來我完成，而應該使用值引用類型提供得ToString方法。
也許有人會問：即使FCL提供得方法沒有發生裝箱行為，但在其他情況下，FCL方法內部會不會含有裝箱的行為？也許會存在，所以，本人推薦：編寫代碼中，應當盡量避免發生不必要的裝箱代碼。
第二個方面：避免分配額外的空間。對于CLR來說，String對象(字符串對象)是個很特殊的對象，它一旦被賦值就不可改變（在內存中）。在運行時調用System.String類中的任何方法或進行任何運算('=‘賦值，'+‘拼接等)，都會在內存中創建一個新的字符串對象，這也意味著要為該新對象分配新的內存空間。如以下代碼會帶來額外開銷。
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private static void Test(){ String str1 = "aa"; str1 = str1 + "123" + "345"; //以上代碼創建了3個String對象，并執行了一次String.Contact方法。} |
而在以下代碼中，字符串不會在運行時拼接字符串，而是會在編譯時直接生成一個字符串。
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private static void Test(){String str= "aa" + "123" + "345";//等效 String str= "aa123345"；}private static void Test2(){const String str = "aa";String newStr = "123" + str;//因為str是一個常量，所以該代碼等效于 String newStr = "123" + “aa”;//最終等效于 String newStr = "123aa”;} |
由于使用System.String類會在某些場合帶來明顯的性能損耗，所以微軟另外提供了一個類型StringBuilder來彌補String的不足。
StringBuilder并不會重新創建一個String對象，它的效率源于預先以非托管的方式分配內存。如果StringBuilder沒有先定義長度，則默認分配的長度為16。當StringBuilder的長度大于16小于32時，StringBuild又會重新分配內存，使之成為16的倍數。StringBuilder重新分配內存時按照上次的容量加倍進行分配的。注意：StringBuilder指定的長度要合適，太小了，需要頻繁分配內存；太大了，浪費內存空間。
以下是例子舉例：
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private static String Test3() { String a = "t"; a += "e"; a += "s"; a += "t"; return a; } private static String Test4() { String a = "t"; String b = "e"; String c = "s"; String d = "t"; return a + b + c + d; } //以上兩種效率都不高效。不要以為前者比后者創建的字符串對象更少，事實上，兩者創建的字符串對象相等 //且前者進行了3次的String.Contact方法調用，比后者還多了兩次。 |
要完成上圖的運行時的字符串拼接(注意：是運行時)，更佳的做法是使用StringBuilder類型，代碼如下：
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private static String Test5() { String a = "t"; String b = "e"; String c = "s"; String d = "t"; StringBuilder sb = new StringBuilder(a); sb.Append(b); sb.Append(c); sb.Append(d); return sb.ToString(); //因為說的是運行時，所以沒必要使用以下代碼 //StringBuilder sb = new StringBuilder("t"); //sb.Append("e"); //sb.Append("s"); //sb.Append("t"); //return sb.ToString(); } |
微軟還提供了另外一個來簡化這種操作，即使用String.Format 方法。String.Format方法在內部使用StringBuilder 進行字符串格式化，如下圖代碼：
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private static String Test6(){ //為演示，定義4個變量 String a = "t"; String b = "e"; String c = "s"; String d = "t"; return String.Format("{0}{1}{2}{3}", a, b, c, d);} |
總結：
在使用String字符串時，應該盡量避免裝箱操作和“+”連接操作。
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