C# String的本质

字符串（string）实际上就是字符的集合（char[]）。

字符串类型是基元类型，它对应着 System.String。

字符串的类型定义如下：

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

字符串是一个类型，而不是结构，因此，字符串实例当然是引用类型。

可以通过字符串的默认值为 null 来记忆这点，对字符串的操作伴随着堆上的内存活动。

我们可以看到，字符串继承了IEnumerable<char>，这使得它可以使用 LINQ 查询。

也许你会认为字符串完全可以被设计为结构，原因如下：

字符串是密封类，而结构不能被继承，所以没问题。
字符串继承了很多接口，而结构也可以继承接口。
字符串的字段和属性很少而且都是值类型。
字符串的比较仅仅会比较值。
字符串做方法参数行为类似值类型。

但是，最终微软将字符串设计为一个密封类(而且具有不变性)，这基于以下原因：

字符串的长度可能十分巨大，而一个线程栈只有 1MB 的空间。其他值类型的长度都是确定的。
字符串如果被设计为值类型，则方法传入字符串将会拷贝其值而不是引用。如果字符串长度巨大，则性能会显著下降。
不变性使得字符串是线程安全的。
字符串驻留节省内存，而它只可能借助不可变性来实现。

字符串与普通的引用类型相比

字符串的行为很像值类型：

字符串使用双等于号互相比较时，比较的是字符串的值而不是其是否指向同一个引用。这与型的比较不同，却和值类型的比较相同。
字符串虽然是引用类型，但如果在某方法中，将字符串传入另一方法，在另一方法内部修改，执行完之后，字符串的值并不会改变，而引用类型无论是按值传递还是引用传递，值都会发生变化。

对第一点来说，字符串的==操作符被重写为比较字符串的值而不是其引用。

作为引用类型，==本来是比较引用的，但此时被重写，这也是字符串看起来像值类型的一个原因。当然，!=操作符也会一并被重写。

[__DynamicallyInvokable]
public static bool operator ==(string a, string b)
{
return string.Equals(a, b);
}
[__DynamicallyInvokable]
publie static bool operator !=(string a, string b)
{
return !string.Equals(a, b);
}

IL中创建字符串

在 C# 中，不能使用 new 操作符建立字符串，但可以为字符串直接赋值；也支持传入一个字符集合。

通过 IL 分析，我们可以知道，如果为字符串直接赋值，则创建字符串的指令是 ldstr 如果传入了一个字符集合，则指令是平常的 newobj。代码如下:

// string s = new string("1");
string s = "1";
string t = new string(new char[]{'1', '2', ' 3 ' });

对应的IL代码如下：

IL_0000: nop
IL_0001: ldstr      "1"
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldc.i4.3
IL_0008: newarr     [mscorlib]System.Char
IL_000d: dup
IL_000e: ldtoken    field valuetype '<PrivateImplementationDetails>'/'__StaticArrayInitTypeSize=6' '<PrivateImplementationDetails>'::'0D5399508427CE79556CDA71918020C1E8D15B53'
IL_0013: call       void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.RuntimeHelpers::InitializeArray(class [mscorlib]System.Array,
                                                                                                    valuetype [mscorlib]System.RuntimeFieldHandle)
IL_0018: newobj     instance void [mscorlib]System.String::.ctor(char[])

我们可以看到在 0007 和最后一行 IL 代码，分别使用了 ldstr 和 newobj 去创建字符串。

ldstr 是 load string 的缩写，用于获得文本常量。这个操作需要在堆上分配空间，并将文本常量转换为对应的 unicode 字符数组。

而 newobj 则是常规的引用类型创建方式，其会调用 string 的构造函数。