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字符串的不變性

zhaochunqi / 2178人閱讀

摘要：不少語言對字符串的實現(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也會導(dǎo)致問題。所以字符串不可變就是存儲的代價。另一個場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#等一系列的語言，推出任何一個特征都要和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)容確實被改變了?？梢酝ㄟ^print來證明。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，沒有任何效果，也可以log出來證明
var str = "foo";
str[0] = "g" ;

因為，語義上來說，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"

因為原位置的內(nèi)存沒有修改，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。

不少語言對字符串的實現(xiàn)，都采用了限定不變性。不能說這是不費解的：為何去創(chuàng)建一個新字符串，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也會導(dǎo)致問題。

如下的c#代碼會創(chuàng)建10000個字符串對象，但是除了最后一個，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cld profiler可以看到這張圖。

這樣的場景應(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js，也可以自己做一個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)計者決定實現(xiàn)不可變字符串呢？

這個和存儲優(yōu)化有關(guān)。字符串都存儲在俘虜池（intern pool)內(nèi)，因為string都在intern pool內(nèi)，所以，相同的字符串引用一致。這樣的存儲效果很好。

可是，如果允許修改string，那么a修改了，b也會跟著修改，d也是。可是，語義上來說，我們認為他們是不同的變量，不應(yīng)該聯(lián)動。所以字符串不可變就是intern pool存儲的代價。

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()方法就是擴充常量池的一個方法；當一個String實例str調(diào)用intern()方法時，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，如果沒有，則在常量池中增加一個Unicode等于str的字符串并返回它的引用；

不變性，對多線程應(yīng)用是有好處的。
另一個場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

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