字符串驻留。编译器如何知道？

Question

我知道字符串驻留是什么，以及为什么以下代码的行为是这样的：

var hello = "Hello";
var he_llo = "He" + "llo";
var b = ReferenceEquals(hello, he_llo); //true

或者

var hello = "Hello";
var h_e_l_l_o = new string(new char[] { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' });
var b = ReferenceEquals(hello, he_llo); //false

我以为我知道怎么做，因为在我正在处理的某些代码中出现了一个微妙的错误，原因是这个：

var s = "";
var sss = new string(new char[] { });
var b = ReferenceEquals(s, sss); //True!?

编译器如何“知道”sss实际上将是一个空字符串？

- InBetween

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因为CLR内部的char[]的string构造函数具有特殊逻辑，如果传递一个空数组，它将简单地指向一个真正的空字符串，而不是实际构造一个新对象。在SO上有一个问题（标题很糟糕）解释了这一点。明确一点，这是一个运行时问题--令人惊讶的不是编译器有先见之明，而是new并不总是new。 - Jeroen Mostert

一个有趣的后续问题是：是否有任何方法可以在运行时创建一个空字符串s（使得s.Length == 0），而Object.ReferenceEquals(s, "")不成立？如果有的话，我还没有找到 -- 通过操作一个最初非空的字符串来创建一个空字符串似乎行不通，无论你多聪明。 - Jeroen Mostert

如果你查看已编译->反编译代码，你会发现你所询问的示例是按照原样编译的（请看右边的窗格）。 - xanatos

以下是一些示例代码的小提琴：https://dotnetfiddle.net/xdtcRG - user310988

@JeroenMostert 非常感谢您的所有建议！非常有教益。 - InBetween

Answer 1

如果在字符串构造函数中传入一个空数组或null 数组，它将返回一个空字符串。

这在参考代码的注释中有说明。

 // Creates a new string with the characters copied in from ptr. If
 // ptr is null, a 0-length string (like String.Empty) is returned.

您也可以使用 null 数组来获得相同的结果，例如：

char[] tempArray = null;
var s = "";
var sss2 = new string(tempArray);
var b = ReferenceEquals(s, sss2); //True!?

- Habib

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你应该明确指出这是在运行时发生的，而不是编译时发生的（与 "A" + "B" → "AB" 在编译时发生相比）。 - xanatos

抱歉，但这是一个相当肤浅的答案。它创建一个空字符串是显而易见的，但这里微妙的部分不在于返回一个空字符串，而在于始终返回特定的内部化空字符串。在C#中你不能这样做；正如评论中已经提到的，new并没有真正创建新的东西，这非常出人意料。 - InBetween

@InBetween 但是被调用的不是一个“C#”构造函数。如果您查看答案中对参考代码的链接，您会发现该注释位于一个外部互操作定义上，它是一个“MethodImplOptions.InternalCall”。这意味着它正在调用CLR，并且CLR可以返回任何实例。 - user310988

@AndyJ 这个问题的回答里有提到吗？ - InBetween

你认为在这个讨论中，“.NET Framework”和CLR有什么不同？CLR是运行时，它实现了newobj指令，从而导致构造函数调用本身。没有任何层次介于其中，做一些“稍后”的事情。说某些版本的CLR表现出这种行为，某些版本则不正确（尽管Eric不幸地没有提到哪些版本不正确，或者是否受运行时设置的影响）。 - Jeroen Mostert