字符串的不變性

zhaochunqi 發(fā)布于2019-08-21 10:27 / 2113人閱讀

摘要：不少語(yǔ)言對(duì)字符串的實(shí)現(xiàn)，都采用了限定不變性。字符串的不可變性有不少好處，但是如果程序員忘了這一點(diǎn)也會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。所以字符串不可變就是存儲(chǔ)的代價(jià)。另一個(gè)場(chǎng)景是字符串可以用于哈希表的鍵，而鍵是不可以改變值的。

像是js，以及c#等一系列的語(yǔ)言，推出任何一個(gè)特征都要和c比一比，你知道的：）。

string的不可變性也是一樣，你看：

C的string是可以改變的。
你可以

char str[] = "Foo";
str[0] = ‘G"

str的內(nèi)容確實(shí)被改變了。可以通過(guò)print來(lái)證明。打印內(nèi)容，也打印指針。指針不變，內(nèi)容變了。

2.js的不可改.如下的代碼，沒(méi)有任何效果，也可以log出來(lái)證明
var str = "foo";
str[0] = "g" ;

因?yàn)椋Z(yǔ)義上來(lái)說(shuō)，這樣做意味著原位修改str的內(nèi)存區(qū)內(nèi)容

但是你可以
var str = "foo";
var = "bar"

因?yàn)樵恢玫膬?nèi)存沒(méi)有修改，是新分配的。只是打印不了指針，不好直接證明。要么就看代碼，那就啰嗦了。非常非常的啰嗦。

不少語(yǔ)言對(duì)字符串的實(shí)現(xiàn)，都采用了限定不變性。不能說(shuō)這是不費(fèi)解的：為何去創(chuàng)建一個(gè)新字符串，而不是去修改它呢？畢竟c就是這樣做的。

字符串的不可變性有不少好處，但是如果程序員忘了這一點(diǎn)也會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。

如下的c#代碼會(huì)創(chuàng)建10000個(gè)字符串對(duì)象，但是除了最后一個(gè)，后面都是垃圾需要被回收的。

string s = string.Empty;

for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    s += "x";
}

通過(guò)cld profiler可以看到這張圖。

這樣的場(chǎng)景應(yīng)該使用StringBuilder。而不是字符串連接。

StringBuilder sb =  StringBuilder();
for( i = ; i < 10000; i++)
{
    sb.Append();
}
string x = sb.ToString();

針對(duì)js，也可以自己做一個(gè)StringBuilder

function StringBuilder() {
    this._array = [];
    this._index = 0;
}

StringBuilder.prototype.append = function (str) {
    this._array[this._index] = str;
    this._index++;
}

StringBuilder.prototype.toString = function () {
    return this._array.join("");
}

為何設(shè)計(jì)者決定實(shí)現(xiàn)不可變字符串呢？

這個(gè)和存儲(chǔ)優(yōu)化有關(guān)。字符串都存儲(chǔ)在俘虜池（intern pool)內(nèi)，因?yàn)閟tring都在intern pool內(nèi)，所以，相同的字符串引用一致。這樣的存儲(chǔ)效果很好。

可是，如果允許修改string，那么a修改了，b也會(huì)跟著修改，d也是。可是，語(yǔ)義上來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為他們是不同的變量，不應(yīng)該聯(lián)動(dòng)。所以字符串不可變就是intern pool存儲(chǔ)的代價(jià)。

string a = "xx";
string b = "xx";
string c = "x";
string d = String.Intern(c + c);
Console.WriteLine((object)a == (object)b); Console.WriteLine((object)a == (object)d);

String的intern()方法就是擴(kuò)充常量池的一個(gè)方法；當(dāng)一個(gè)String實(shí)例str調(diào)用intern()方法時(shí)，c# 查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，則返回其的引用，如果沒(méi)有，則在常量池中增加一個(gè)Unicode等于str的字符串并返回它的引用；

不變性，對(duì)多線程應(yīng)用是有好處的。
另一個(gè)場(chǎng)景是字符串可以用于哈希表的鍵，而鍵是不可以改變值的。

string key = "abc";
Hashtable ht = new Hashtable();
ht.Add(key, 123);

key = "xbc";

Console.WriteLine(key); // xbc
Console.WriteLine(ht["abc"]); // 123