C# String 字符拼接测试（“+”、string.Format、StringBuilder 比较）

对于字符串的拼接自己一直有疑问，在何时该用什么方法来拼接？哪种方法更好、更适合。

几种方法

1、“+” 拼接字符串

现在在 C# 中，字符串进行拼接，可以直接用 “+” 而且可以直接用于数字类型的而不必转换（整形、浮点等都可以）

string a = "1";

a = a + "1";

string b = "2" + 1.2345;

对于使用多个 “+” 的，编译器会优化为：

 string a = "a" + 1 + "b" + 2 + "c" + 3 + "d" + 4;
 string a = string.Concat(new string[]{});

通过分析string.Concat(params string[] values)的实现可以知道：先计算目标字符串的长度，然后申请相应的空间，最后逐一复制，时间复杂度为o(n)，常数为1。

固定数量的字符串连接效率最高的是+。

但是字符串的连+不要拆成多条语句，比如：

            string a = "a";
            a += 1;
            a += "b";
            a += 2;
            a += "c";
            a += 3;

这样的代码，不会被优化为string.Concat，就变成了性能杀手，因为第i个字符串需要复制n-i次，时间复杂度就成了o(n^2)。

那么用 “+” 拼接字符串也是要正确运用。

2、string.Format 拼接字符串

该形式可以同时拼接多个字符串

string.Format("{0}{1}{2}{3}","a","b","c","d");

它的底层是 StringBuilder，在此基础进行了多层的封装，说是效率和 StringBuilder 差不多，这个不清楚，可以看下面的实验；

3、StringBuilder 拼接字符串

StringBuilder str = new StringBuilder();
str.Append("a");

StringBuilder 只分配一次内存，如果第二次连接内存不足，则修改内存大小；它每次默认分配16字节，如果内存不足，则扩展到32字节，如果仍然不足，继续成倍扩展。

如果频繁的扩展内存，效率大打折扣，因为分配内存，时间开销相对比较大。如果事先能准确估计程序执行过程中所需要的内存，从而一次分配足内存，效率大大提高。

如果字符串的数量不固定，就用StringBuilder，一般情况下它使用2n的空间来保证o(n)的整体时间复杂度，常数项接近于2。

因为这个算法的实用与高效，.net类库里面有很多动态集合都采用这种牺牲空间换取时间的方式，一般来说效果还是不错的。

4、List<string> 拼接字符串

            List<string> str =new List<string>();
            str.Add("1");
            str.Add("a");
            str.Add("2");
            str.Add("b");
            string.Join("",str);

它可以转换为string[]后使用string.Concat或string.Join，很多时候效率比StringBuiler更高效。List与StringBuilder采用的是同样的动态集合算法，时间复杂度也是O(n)，与StringBuilder不同的是：List的n是字符串的数量，复制的是字符串的引用；StringBuilder的n是字符串的长度，复制的数据。不同的特性决定的它们各自的适应环境，当子串比较大时建议使用List<string>，因为复制引用比复制数据划算。而当子串比较小，比如平均长度小于8，特别是一个一个的字符，建议使用StringBuilder。

MSDN中关于StringBuilder的性能注意事项：

Concat 和 AppendFormat 方法都将新数据串连到一个现有的 String 或 StringBuilder 对象。String 对象串联操作总是用现有字符串和新数据创建新的对象。StringBuilder 对象维护一个缓冲区，以便容纳新数据的串联。如果有足够的空间，新数据将被追加到缓冲区的末尾；否则，将分配一个新的、更大的缓冲区，原始缓冲区中的数据被复制到新的缓冲区，然后将新数据追加到新的缓冲区。

String 或 StringBuilder 对象的串联操作的性能取决于内存分配的发生频率。String 串联操作每次都分配内存，而 StringBuilder 串联操作仅当 StringBuilder 对象缓冲区太小而无法容纳新数据时才分配内存。因此，如果串联固定数量的 String 对象，则 String 类更适合串联操作。这种情况下，编译器甚至会将各个串联操作组合到一个操作中。如果串联任意数量的字符串，则 StringBuilder 对象更适合串联操作；例如，某个循环对用户输入的任意数量的字符串进行串联。

测试

测试1：

            Stopwatch watch = new Stopwatch();
            watch.Start();

            string a = "1";

            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                a = a + "1" ;
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("+ 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");

            string b = "1";
            watch.Restart();

            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                b = string.Format("{0}{1}", b, "1");
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("Format 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");

            StringBuilder str = new StringBuilder();
            char charT = '1';
            watch.Restart();

            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                str.Append("1");
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("StringBuilder 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");    

对上面的几种分别进行100000 次循环，并计时，结果是：

 

进行1000000 次循环拼接字符串时，时间太长，没有截图

 从上面两个来看，String.Format 效率并不高，远远达不到 StringBuildr 的效率，也差于 “+” 拼接字符串；

对代码进行改进：

            Stopwatch watch = new Stopwatch();
            watch.Start();

            string a = "1";

            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                a = a + "1" + "1" + "1" + "1" + "1" + "1" + "1" + "1" + "1" + "1";
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("+ 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");

            string b = "1";
            watch.Restart();

            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                b = string.Format("{0}{1}{2}{3}{4}{5}{6}{7}{8}{9}{10}", b, "1", "1", "1", "1", "1", "1", "1", "1", "1", "1");
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("Format 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");

            StringBuilder str = new StringBuilder();
            char charT = '1';
            watch.Restart();

            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                str.Append(charT, 10);
            }

            watch.Stop();

            Console.WriteLine("StringBuilder 用时：" + watch.ElapsedMilliseconds + " ms");    

进行 100000 次循环，每次进行10个字符，结果如下：

从这个结果看，String.Format 效率还是较差。

文章中部分引用自：

https://www.cnblogs.com/popzhou/p/3676691.html