Как реализован класс StringBuilder?Создает ли он внутри себя новые строковые объекты каждый раз, когда мы добавляем?

Question

Как реализован класс StringBuilder? Создает ли он внутри себя новые строковые объекты каждый раз, когда мы добавляем?

Answer 1

В .NET 2.0 он использует класс String для внутреннего использования.String является неизменным только за пределами пространства имен System, поэтому StringBuilder может сделать это.

В .NET 4.0 String был изменен для использования char[].

В 2.0 StringBuilder выглядело так

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";

Но в 4.0 это выглядело так:

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";

Итак, очевидно, это было изменено с использованием string к использованию char[].

EDIT: обновленный ответ для отражения изменений в .NET 4 (которые я только что обнаружил).

Answer 2

Принятый ответ не попадает на милю. Значительное изменение StringBuilder в 4.0 - это не изменение с небезопасного string на char[] - это факт, что StringBuilder является , теперь фактически является связанным списком StringBuilder экземпляров.

---

Причина этого изменения должна быть очевидна: теперь нет необходимости перераспределять буфер (дорогостоящая операция, поскольку наряду с выделением большего объема памяти вам также необходимо скопировать все содержимое из старого буфера на новый) .

Это означает, что вызов ToString() теперь немного медленнее, поскольку необходимо вычислить конечную строку, но выполнение большого количества операций Append() теперь значительно быстрее. Это соответствует типичному сценарию использования для StringBuilder: много звонков на Append(), затем один вызов на ToString().

---

Вы можете найти тесты здесь . Вывод? Новый связанный список StringBuilder использует немного больше памяти, но значительно быстрее для типичного варианта использования.

Answer 3

Не совсем - он использует внутренний символьный буфер.Только когда емкость буфера будет исчерпана, он выделит новый буфер.Операция Append просто добавит в этот буфер, строковый объект будет создан при вызове метода ToString () для него - впредь его рекомендуется использовать для многих конкатенаций строк, так как каждая традиционная операция конкатата строк создаст новую строку.Вы также можете указать начальную емкость для строителя строк, если у вас есть приблизительное представление об этом, чтобы избежать многократного выделения.

Редактировать : Люди указывают, что мое понимание неверно. Пожалуйста, проигнорируйте ответ (я скорее не удаляю его - это будет доказательством моего невежества: -)

Answer 4

Я сделал небольшой пример, чтобы продемонстрировать, как StringBuilder работает в .NET 4. Контракт

public interface ISimpleStringBuilder
{
    ISimpleStringBuilder Append(string value);
    ISimpleStringBuilder Clear();
    int Lenght { get; }
    int Capacity { get; }
}

И это очень базовая реализация

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();
        }
    }
}

Этот кодне потокобезопасен, не выполняет никакой проверки ввода и не использует внутреннюю (небезопасную) магию System.String.Однако он демонстрирует идею, лежащую в основе класса StringBuilder.

Некоторые модульные тесты и полный пример кода можно найти по адресу github .

Answer 5

Если вы хотите увидеть одну из возможных реализаций (которая похожа на ту, что поставляется с реализацией Microsoft до версии 3.5), вы можете увидеть источник Mono на github.

Answer 6

Если я посмотрю на .NET Reflector на .NET 2, то найду следующее:

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;
}

Так что это измененный экземпляр строки ...

РЕДАКТИРОВАТЬ За исключением .NET 4 это char[]