c#中String类型的存储原理详解

在我们正式了解c#中的String类型前，先来判断一下下面代码的结果吧~

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

上面代码的最终输出结果是123，如果有浅学过引用类型的同学一定会问：str2不是在存储的是str1的引用么？那么str2不是和str1指向堆中同一块内存空间么？为什么在引用了str2使其改变数据后再打印出str1最终还是打印出来123？

这也是我最初的疑问，但不要着急，一步一步看下去，相信很快能了解清楚。

在正式开始之前，我们先了解一下c#中的内存分区：

内存分区

栈区：由编译器自动分配释放，存放值类型的对象本身，引用类型的引用地址（指针），静态区对象的引用地址（指针），常量区对象的引用地址（指针）等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
堆区（托管堆）:用于存放引用类型对象本身。在c#中由.net平台的垃圾回收机制（GC）管理。栈，堆都属于动态存储区，可以实现动态分配。
（重点看）静态区及常量区：用于存放静态类，静态成员（静态变量，静态方法），常量的对象本身。由于存在栈内的引用地址都在程序运行开始最先入栈，因此静态区和常量区内的对象的生命周期会持续到程序运行结束时，届时静态区内和常量区内对象才会被释放和回收（编译器自动释放）。所以应限制使用静态类，静态成员（静态变量，静态方法），常量，否则程序负荷高。
代码区：存放函数体内的二进制代码。

在c#中，String的存储方式很特殊，在c#的内存中，在常量区里会分配一块空间叫做String暂存池（常量池），在某些时候，我们的字符串数据是存储在这个常量池中的，而地址依然是存放在栈中。

例如用 String str = "xXXXX" 的方式来创建String变量的话，那么String的值便会存储在String常量池中，在我们以这种方式创建String变量时，编译器会先判断你这个内容有没有已经在常量池出现过了，如果已经出现过，那么不会再在常量池中使用空间来存放一个相同的内容，这个内容只会固定有一个引用，所以在创造相同内容的String的时候，他们的引用都是相同的。又有一种情况：一开始A和B内容相同，就是说A与B的引用都相同时，此时将B的内容更改，那么B的内容在常量池中就会使用另一块空间，那么相应的B的引用也会改变，而A的引用并不会改变，因为A此时还是存储的原来的内容。我们可以来看简易的图解：

以上我们可以用代码来证实我们的结论：

String str1 = "123";
            String str2 = "123";
            Console.WriteLine("此时还未将str1中的值做改变：");
            if(object.ReferenceEquals(str1,str2))
            {
                Console.WriteLine("此时引用相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此时引用不相同");
            }
            if (object.ReferenceEquals(String.Intern(str1), String.Intern(str2)))
            {
                Console.WriteLine("此时存储在同一块常量池中,且引用相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此时两字符串不相同，存在不同的空间中，且引用也不同");
            }
 
            Console.WriteLine();
            str1 = "12";
            Console.WriteLine("此时将str1的值改变,比较str1与str2的引用和所指向的内存空间是否相同：");
 
            if (object.ReferenceEquals(str1, str2))
            {
                Console.WriteLine("此时引用相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此时引用不相同");
            }
            if (object.ReferenceEquals(String.Intern(str1), String.Intern(str2)))
            {
                Console.WriteLine("此时存储在同一块常量池中,且引用相同");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("此时两字符串不相同，存在不同的空间中，且引用也不同");
            }

可以看到最终运行的结果：

为了更好理解以上代码，下面是对代码的一些东西的解释：

object.ReferenceEquals

这个是用来比较两个变量的引用是否一样，如果一样，那么则会返回true，否则将会返回false。

String.Intern

String.Intern的工作方式很好理解，你将一个字符串作为参数使用这个接口，如果这个字符串已经存在池中，就返回这个存在的引用；如果不存在就将它加入到池中，并返回引用。

当然，以上只是针对用String str = "XXXXX";这样创建变量的方式来讨论的，那么什么时候创建String会考虑这样的问题呢？下面来看情况总结：

我们要知道不是所有字符串都放在常量池当中：

存放暂存池：

用字面量值创建String对象，例：String str = "ABCD";
用String.Intern（），例：StringBuilder sb = new StringBuilder(“ABCD”);string str1 = “ABCD”;string str2=string.Intern(sb.ToString);
字符串拼接，例：str1 = "ABCD"；str2 = "EFG"；str1+str2。

不存放暂存池（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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