字符串实际上是字符数组还是只有一个索引器？

Question

由于以下代码在C#中是可行的，因此我想知道字符串是否实际上是字符数组：

string a="TEST";
char C=a[0]; // will be T

- Kalamro

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我猜这将取决于实现。使用反射查看字符串类的内部。 - knittl

不必担心字符串内部的表示方式，只需针对接口编程而非内部实现。微软的实现可能与Mono的不同，Compact Framework的也可能不同。 - Dave R.

Answer 1

System.String 不是 .NET 字符数组，因为它具有以下特点：

char[] testArray = "test".ToCharArray();

testArray[0] = 'T';

能编译通过，但是这个：

string testString = "test";

testString[0] = 'T';

不会。字符数组是可变的，而字符串不可变。另外，string is Array 返回false，而 char[] is Array 返回true。

- FacticiusVir

Answer 2

不, 它不是一个数组. 但它确实有一个索引器. 最佳的两全其美.

- user151323

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像橡皮筋一样有弹性。</tongueincheek> - BoltClock

我的意思是你不必用固定大小来声明它。 - user151323

它们确实有固定的大小。字符串无法调整大小，所以它们对我来说似乎并不那么具有可伸缩性。 - recursive

严格来说，"string" 是一个字符“向量”的语法糖。它是一个对象，存储对一组以 null 结尾的字符集的开头的引用。字符串实例（即在内存中的字符集）是不可变的；看起来像是你改变了字符串（追加、大写、替换等），其实是创建了一个新的字符串实例，并将其引用放入字符串中，旧的字符串被垃圾回收。这就是为什么 StringBuilder 这样的构造块会在构建字符串时保持数据处于更可变的状态，这是良好的实践。 - KeithS

@KeithS 的评论很好，但我无法改变这一点。严格来说，C# 字符串不是向量（至少不是 C++ 中的向量），也不是以 null 结尾的。 - Conrad Frix

Answer 3

.NET中的字符串由System.String类支持，该类在内部使用一些不安全的方法，使用标准的C内存操作技术对实际字符串数据进行指针操作。

String类本身不包含数组，但它具有索引器属性，允许您将数据视为数组。

- Scott Dorman

Answer 4

补充一下 Scott Dorman 和 Gufa 的回答。如果您使用 Windbg 并在字符串 abcd 上使用 !DumpObject，你会得到类似于这样的结果。

0:000> !do 01139b24
Name: System.String
MethodTable: 79330a00
EEClass: 790ed64c
Size: 26(0x1a) bytes
 (C:\WINDOWS\assembly\GAC_32\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)
String: abcd
Fields:
      MT    Field   Offset                 Type VT     Attr    Value Name
79332c4c  4000096        4         System.Int32  1 instance        5 m_arrayLength
79332c4c  4000097        8         System.Int32  1 instance        4 m_stringLength
793316e0  4000098        c          System.Char  1 instance       61 m_firstChar
79330a00  4000099       10        System.String  0   shared   static Empty
    >> Domain:Value  00181b38:01131198 <<
79331630  400009a       14        System.Char[]  0   shared   static WhitespaceChars
    >> Domain:Value  00181b38:011318b8 <<

您会注意到它只有三个实例字段：m_arrayLength、m_stringLength和m_firstChar。它不包含实例System.Char[]。另外两个字段是静态共享的，因此每个System.String都具有相同的Empty字符串和WhitespaceChars字符数组。

如果您在该操作后使用DumpByte，则将看到堆中包含的字符串数据（在此示例中为abcd），这当然从偏移量0x0c（m_firstChar）开始，并且宽度为8个字节（m_stringLength 4 x 2为unicode）。

0:000> db 01139b24 L1A

01139b24  00 0a 33 79 05 00 00 00-04 00 00 00 61 00 62 00  ..3y........a.b.
01139b34  63 00 64 00 00 00 00 00-00 00                    c.d......

如果你查看SSCLI，你会发现它（就像Scott所说的）要么运行不安全的代码，使用指针技术来读取数据，使用m_firstChar和m_stringLength。

- Conrad Frix

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我很感激您精细、详尽的解释。请问一下DumpByte是如何工作的呢？我对于这种高级特性、调试或反向技术还有些陌生。它是依赖于调试数据还是可以在非调试模式下工作？如果可以在非调试模式下工作，那么它是如何获取另一个程序的内存数据的呢？ - Smart Humanism

@SmartHumanism 我使用WinDbg的方式是基于完整内存转储文件。这种转储分析依赖于SoS（son of strike）WinDbg扩展。我相当确定SoS是解决System.String类名的工具，但自从我上次使用以来已经过了很长时间，我不知道调试工具的当前状态如何。 - Conrad Frix

感谢您的回答评论。谢谢。 :) - Smart Humanism

Answer 5

String是一个类，它需要一个char数组来初始化自己，因此当你尝试获取某个索引处的元素时，它会返回char类型。

请查看String类。

public sealed class String : IComparable, ICloneable, IConvertible, IComparable<string>, IEnumerable<char>, IEnumerable, IEquatable<string>
    {
        // Summary:
        //     Initializes a new instance of the System.String class to the value indicated
        //     by an array of Unicode characters.
        //
        // Parameters:
        //   value:
        //     An array of Unicode characters.
        [SecuritySafeCritical]
        public String(char[] value);
    }

另请参见String类声明。

public sealed class String : IComparable, ICloneable, IConvertible, IComparable<string>, IEnumerable<char>, IEnumerable, IEquatable<string>

这被IEnumerable<char>继承了。

在string类中有一个获取属性，当传递索引时返回char，如下图所示。它清楚地说明：获取当前System.String中指定位置的System.Char对象

public char this[int index] { get; }

- Saket Choubey

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请不要回答包含代码图片的问题。看着你的答案，如果你正确地复制那些代码块到答案中，它应该能够完美地运行。 - Andras Deak -- Слава Україні

@AndrasDeak 感谢您的反馈，我已经编辑了我的答案。 - Saket Choubey

Answer 6

string并不是char[]，虽然它确实有一个.ToCharArray()方法。同时，它也有一个索引器，允许您像您展示的那样单独访问字符。很可能它在内部使用了一个数组来实现，但这是实现细节。

- recursive

Answer 7

不，String是.NET中的一个类。它可能由数组支持，但它本身不是数组。类可以有索引器，而这就是String所做的事情。

有关此声明的详细说明，请参见注释：据我所知，所有字符串都存储在一个常用的blob中。由于这个原因，“foo”和“foo”指向该blob中的同一点……这也是C#中字符串不可变的原因之一。

- Brian Genisio

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虽然等效的字符串可能是相同的引用，但我认为这在一般情况下不能保证，因此您不应该依靠这一点。 - recursive

它被称为字符串内联。 - user151323

@Conrad Frix：正如 @Developer Art 所述，它被称为字符串驻留。这里有更多的信息：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.string.intern.aspx - Brian Genisio

@Brian。我的理解是并不是所有的字符串都被内部化了。如果它们都被内部化了，那么string.IsInterned()可能就不存在了。因此，也许你的答案应该是“一些字符串被存储在一个公共的块中。因此，“foo”和“foo”可能指向该块中的同一点... - Conrad Frix

@Brain 这篇文章说字面量是被内部化的。并不是所有的字符串都是字面量。例如 StringBuilder().Append("wx").Append("yz").ToString(); - Conrad Frix

Answer 8

一个字符串对象包含一段连续的字符块，就像一个字符数组，但是字符串对象既不是也不包含一个数组对象。

编译器知道字符串是不可变的，因此当您访问字符串时，它可以进行某些优化，就像在访问数组时进行优化一样。因此，当您通过索引访问字符串时，代码很可能直接访问字符串数据而不是调用索引器属性。

- Guffa

Answer 9

字符串不是一个数组，这意味着 "Hello" 是 char[] 的判断结果为 false。

- tia

Answer 10

一个 string 直到你将其转换为数组 char，它才不是一个数组。这种表示法仅用于访问字符串中不同位置（索引）的字符。

- BoltClock