C# 字元串拼接性能探索

来源:https://www.cnblogs.com/ryzblog76/archive/2018/03/05/8492633.html
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本文通過ANTS Memory Profiler工具探索c#中+、string.Concat、string.Format、StringBuilder.Append四種方式進行字元串拼接時的性能。 本文涉及程式為.NET Core 2.0控制台應用程式。 一、常量字元串拼接 private stati ...


本文通過ANTS Memory Profiler工具探索c#中+、string.Concat、string.Format、StringBuilder.Append四種方式進行字元串拼接時的性能。

本文涉及程式為.NET Core 2.0控制台應用程式。

 

一、常量字元串拼接

 

private static void TestPerformance(Action action, int times)
        {
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            for(int i = 0; i < times; i++)
            {
                action();
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(action.Method.Name + ", FullTime: " + sw.ElapsedMilliseconds);
        }
常量字元串測試方法

 

1.+方法

1.1連續拼接

private static void AddTest()
        {
            string s = string.Empty;
            s = "1" + "2" + "3" + "4" + "5" + "6" + "7" + "8";
        }
+連續拼接常量字元串

運行時間：

 記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  AddTest() cil managed
{
  // Code size       7 (0x7)
  .maxstack  8
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  pop
  IL_0006:  ret
} // end of method Program::AddTest

 

1.2分段拼接

private static void AddWithParamTest2()
        {
            string s = string.Empty;
            s += "1";
            s += "2";
            s += "3";
            s += "4";
            s += "5";
            s += "6";
            s += "7";
            s += "8";
        }
分段拼接常量字元串

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  AddWithParamTest2() cil managed
{
  // Code size       87 (0x57)
  .maxstack  2
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  ldstr      "1"
  IL_000a:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_000f:  ldstr      "2"
  IL_0014:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0019:  ldstr      "3"
  IL_001e:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0023:  ldstr      "4"
  IL_0028:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_002d:  ldstr      "5"
  IL_0032:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0037:  ldstr      "6"
  IL_003c:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0041:  ldstr      "7"
  IL_0046:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_004b:  ldstr      "8"
  IL_0050:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0055:  pop
  IL_0056:  ret
} // end of method Program::AddWithParamTest2

 

通過IL代碼可以看出，分段的+=代碼調用的是Concat方法，並且比連續的+多開闢了許多記憶體空間。

2.Concat方法

2.1分次Concat

private static void ConcatTest()
        {
            string s = string.Empty;
            s = string.Concat(s, "1");
            s = string.Concat(s, "2");
            s = string.Concat(s, "3");
            s = string.Concat(s, "4");
            s = string.Concat(s, "5");
            s = string.Concat(s, "6");
            s = string.Concat(s, "7");
            s = string.Concat(s, "8");
        }
分次Concat常量字元串

IL代碼：

.method private hidebysig static void  AddWithParamTest2() cil managed
{
  // Code size       87 (0x57)
  .maxstack  2
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  ldstr      "1"
  IL_000a:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_000f:  ldstr      "2"
  IL_0014:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0019:  ldstr      "3"
  IL_001e:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0023:  ldstr      "4"
  IL_0028:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_002d:  ldstr      "5"
  IL_0032:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0037:  ldstr      "6"
  IL_003c:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0041:  ldstr      "7"
  IL_0046:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_004b:  ldstr      "8"
  IL_0050:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string,
                                                                    string)
  IL_0055:  pop
  IL_0056:  ret
} // end of method Program::AddWithParamTest2

可見IL代碼與+分段拼接常量字元串相同，性能相似。

2.2Concat一次拼接常量字元串

private static void ConcatTest2()
        {
            string s = string.Empty;
            string.Concat(s, "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8");           
        }
Concat一次拼接常量字元串

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  ConcatTest2() cil managed
{
  // Code size       88 (0x58)
  .maxstack  4
  .locals init (string V_0)
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  stloc.0
  IL_0006:  ldc.i4.s   9
  IL_0008:  newarr     [System.Runtime]System.String
  IL_000d:  dup
  IL_000e:  ldc.i4.0
  IL_000f:  ldloc.0
  IL_0010:  stelem.ref
  IL_0011:  dup
  IL_0012:  ldc.i4.1
  IL_0013:  ldstr      "1"
  IL_0018:  stelem.ref
  IL_0019:  dup
  IL_001a:  ldc.i4.2
  IL_001b:  ldstr      "2"
  IL_0020:  stelem.ref
  IL_0021:  dup
  IL_0022:  ldc.i4.3
  IL_0023:  ldstr      "3"
  IL_0028:  stelem.ref
  IL_0029:  dup
  IL_002a:  ldc.i4.4
  IL_002b:  ldstr      "4"
  IL_0030:  stelem.ref
  IL_0031:  dup
  IL_0032:  ldc.i4.5
  IL_0033:  ldstr      "5"
  IL_0038:  stelem.ref
  IL_0039:  dup
  IL_003a:  ldc.i4.6
  IL_003b:  ldstr      "6"
  IL_0040:  stelem.ref
  IL_0041:  dup
  IL_0042:  ldc.i4.7
  IL_0043:  ldstr      "7"
  IL_0048:  stelem.ref
  IL_0049:  dup
  IL_004a:  ldc.i4.8
  IL_004b:  ldstr      "8"
  IL_0050:  stelem.ref
  IL_0051:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string[])
  IL_0056:  stloc.0
  IL_0057:  ret

} // end of method Program::ConcatTest2

通過IL代碼可以看出，string.Concat(s, s1, s2, s3)並不調用String.Concat方法，而是直接在堆棧上進行操作。因為需要局部變數來標記，比分次調用Concat方法所占的記憶體要多一些。

3.Format方法

3.1一次Format

private static void FormatTest()
        {
            string s = string.Empty;
            s = string.Format("{0}{1}{2}{3}{4}{5}{6}{7}", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8");
        }
Format常量字元串拼接

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  FormatTest() cil managed
{
  // Code size       88 (0x58)
  .maxstack  5
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  pop
  IL_0006:  ldstr      "{0}{1}{2}{3}{4}{5}{6}{7}"
  IL_000b:  ldc.i4.8
  IL_000c:  newarr     [System.Runtime]System.Object
  IL_0011:  dup
  IL_0012:  ldc.i4.0
  IL_0013:  ldstr      "1"
  IL_0018:  stelem.ref
  IL_0019:  dup
  IL_001a:  ldc.i4.1
  IL_001b:  ldstr      "2"
  IL_0020:  stelem.ref
  IL_0021:  dup
  IL_0022:  ldc.i4.2
  IL_0023:  ldstr      "3"
  IL_0028:  stelem.ref
  IL_0029:  dup
  IL_002a:  ldc.i4.3
  IL_002b:  ldstr      "4"
  IL_0030:  stelem.ref
  IL_0031:  dup
  IL_0032:  ldc.i4.4
  IL_0033:  ldstr      "5"
  IL_0038:  stelem.ref
  IL_0039:  dup
  IL_003a:  ldc.i4.5
  IL_003b:  ldstr      "6"
  IL_0040:  stelem.ref
  IL_0041:  dup
  IL_0042:  ldc.i4.6
  IL_0043:  ldstr      "7"
  IL_0048:  stelem.ref
  IL_0049:  dup
  IL_004a:  ldc.i4.7
  IL_004b:  ldstr      "8"
  IL_0050:  stelem.ref
  IL_0051:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object[])
  IL_0056:  pop
  IL_0057:  ret
} // end of method Program::FormatTest

StringFormat方法雖然是基於StringBuilder，但由於需要遍歷字元串來識別占位符，所以比較慢。

3.2Format分次拼接

private static void FormatTest2()
        {
            string s = string.Empty;
            s = string.Format("{0}{1}", s, "1");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "2");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "3");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "4");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "5");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "6");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "7");
            s = string.Format("{0}{1}", s, "8");
        }
Format分次拼接常量字元串

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  FormatTest2() cil managed
{
  // Code size       143 (0x8f)
  .maxstack  3
  .locals init (string V_0)
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  stloc.0
  IL_0006:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_000b:  ldloc.0
  IL_000c:  ldstr      "1"
  IL_0011:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_0016:  stloc.0
  IL_0017:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_001c:  ldloc.0
  IL_001d:  ldstr      "2"
  IL_0022:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_0027:  stloc.0
  IL_0028:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_002d:  ldloc.0
  IL_002e:  ldstr      "3"
  IL_0033:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_0038:  stloc.0
  IL_0039:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_003e:  ldloc.0
  IL_003f:  ldstr      "4"
  IL_0044:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_0049:  stloc.0
  IL_004a:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_004f:  ldloc.0
  IL_0050:  ldstr      "5"
  IL_0055:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_005a:  stloc.0
  IL_005b:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_0060:  ldloc.0
  IL_0061:  ldstr      "6"
  IL_0066:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_006b:  stloc.0
  IL_006c:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_0071:  ldloc.0
  IL_0072:  ldstr      "7"
  IL_0077:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_007c:  stloc.0
  IL_007d:  ldstr      "{0}{1}"
  IL_0082:  ldloc.0
  IL_0083:  ldstr      "8"
  IL_0088:  call       string [System.Runtime]System.String::Format(string,
                                                                    object,
                                                                    object)
  IL_008d:  stloc.0
  IL_008e:  ret
} // end of method Program::FormatTest2

分次使用Format方法拼接字元串，即分次調用Format方法，多次迴圈遍歷字元串，耗時更長。

4.StringBuilder方法

private static void BuilderTest()
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.Append("1");
            sb.Append("2");
            sb.Append("3");
            sb.Append("4");
            sb.Append("5");
            sb.Append("6");
            sb.Append("7");
            sb.Append("8");
        }
Builder拼接常量字元串

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  BuilderTest() cil managed
{
  // Code size       101 (0x65)
  .maxstack  3
  IL_0000:  newobj     instance void [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::.ctor()
  IL_0005:  dup
  IL_0006:  ldstr      "1"
  IL_000b:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0010:  pop
  IL_0011:  dup
  IL_0012:  ldstr      "2"
  IL_0017:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_001c:  pop
  IL_001d:  dup
  IL_001e:  ldstr      "3"
  IL_0023:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0028:  pop
  IL_0029:  dup
  IL_002a:  ldstr      "4"
  IL_002f:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0034:  pop
  IL_0035:  dup
  IL_0036:  ldstr      "5"
  IL_003b:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0040:  pop
  IL_0041:  dup
  IL_0042:  ldstr      "6"
  IL_0047:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_004c:  pop
  IL_004d:  dup
  IL_004e:  ldstr      "7"
  IL_0053:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0058:  pop
  IL_0059:  ldstr      "8"
  IL_005e:  callvirt   instance class [System.Runtime]System.Text.StringBuilder [System.Runtime]System.Text.StringBuilder::Append(string)
  IL_0063:  pop
  IL_0064:  ret
} // end of method Program::BuilderTest

 在短字元串大量拼接的測試中，可以看出一次使用+進行拼接所耗記憶體最少，所用時間最短。其餘方式所耗記憶體相差不大，但StringBuilder所耗時間明顯較短。

 由於Format方法內部存在對字元串的遍歷，可以推測，隨著字元串的長度變長，Format方法所耗時間將會增加。

二、字元串變數拼接（多次迴圈拼接）

private static void TestPerformanceWithParam<T>(Action<T> action, T t, int times)
        {
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            for (int i = 0; i < times; i++)
            {
                action(t);
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(action.Method.Name + ", FullTime: " + sw.ElapsedMilliseconds);
        }
變數字元串測試方法

1.+方法

1.1連續拼接

private static void AddTest(string t)
        {
            string s = string.Empty;
            s = t + t + t + t + t + t + t + t;
        }
Plus字元串變數連續拼接

運行時間：

 記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  AddTest(string t) cil managed
{
  // Code size       51 (0x33)
  .maxstack  8
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  pop
  IL_0006:  ldc.i4.8
  IL_0007:  newarr     [System.Runtime]System.String
  IL_000c:  dup
  IL_000d:  ldc.i4.0
  IL_000e:  ldarg.0
  IL_000f:  stelem.ref
  IL_0010:  dup
  IL_0011:  ldc.i4.1
  IL_0012:  ldarg.0
  IL_0013:  stelem.ref
  IL_0014:  dup
  IL_0015:  ldc.i4.2
  IL_0016:  ldarg.0
  IL_0017:  stelem.ref
  IL_0018:  dup
  IL_0019:  ldc.i4.3
  IL_001a:  ldarg.0
  IL_001b:  stelem.ref
  IL_001c:  dup
  IL_001d:  ldc.i4.4
  IL_001e:  ldarg.0
  IL_001f:  stelem.ref
  IL_0020:  dup
  IL_0021:  ldc.i4.5
  IL_0022:  ldarg.0
  IL_0023:  stelem.ref
  IL_0024:  dup
  IL_0025:  ldc.i4.6
  IL_0026:  ldarg.0
  IL_0027:  stelem.ref
  IL_0028:  dup
  IL_0029:  ldc.i4.7
  IL_002a:  ldarg.0
  IL_002b:  stelem.ref
  IL_002c:  call       string [System.Runtime]System.String::Concat(string[])
  IL_0031:  pop
  IL_0032:  ret
} // end of method Program::AddTest
Plus字元串變數拼接IL

從IL代碼可見，在使用+連續拼接字元串變數時，內部調用了String.Concat(string[])方法。

1.2分段拼接

private static void AddWithParamTest2(string t)
        {
            string s = string.Empty;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
            s += t;
        }
Plus字元串變數拼接分段

運行時間：

記憶體情況：

IL代碼：

.method private hidebysig static void  AddWithParamTest2(string t) cil managed
{
  // Code size       55 (0x37)
  .maxstack  8
  IL_0000:  ldsfld     string [System.Runtime]System.String::Empty
  IL_0005:  ldarg.0
  IL_00
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