C# 字符串拼接的幾種方式及其性能分析對比

作者：大姚 2024-12-23 07:38:20

不同的字符串拼接方式在性能和內存使用上可能存在顯著差異。今天咱們一起來看看在C#中字符串拼接的常見6種方式及其使用BenchmarkDotNet進行性能分析對比。

在C#編程中字符串拼接是一種常見且基礎的操作，廣泛應用于各種場景，如動態生成SQL查詢、構建日志信息、格式化用戶顯示內容等。然而，不同的字符串拼接方式在性能和內存使用上可能存在顯著差異。今天咱們一起來看看在C#中字符串拼接的常見6種方式及其使用BenchmarkDotNet進行性能分析對比。

BenchmarkDotNet

BenchmarkDotNet是一個基于.NET開源、功能全面、易于使用的性能基準測試框架，它為.NET開發者提供了強大的性能評估和優化能力。通過自動化測試、多平臺支持、高級統計分析和自定義配置等特性，BenchmarkDotNet幫助開發者更好地理解和優化軟件系統的性能表現。

拼接基礎數據

private const int IterationCount = 1000;
private const string StringPart1 = "追逐時光者";
private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
private const string StringPart3 = "DotNetGuide技術社區";
private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐時光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技術社區" };

+操作符

        /// <summary>
        /// 使用 + 操作符拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string PlusOperator()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
            }
            return result;
        }

$內插字符串

        /// <summary>
        /// 使用 $ 內插字符串拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string InterpolatedString()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
            }
            return result;
        }

String.Format

        /// <summary>
        /// 使用string.Format()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringFormat()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            }
            return result;
        }

String.Concat

        /// <summary>
        /// 使用string.Concat()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringConcat()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
            }
            return result;
        }

String.Join

        /// <summary>
        /// 使用string.Join()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringJoin()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Join(" ", _stringPartsArray);
            }
            return result;
        }

StringBuilder

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilder()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                stringBuilder.Append(StringPart1);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart2);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart3);
            }
            return stringBuilder.ToString();
        }

性能基準對比測試完整代碼

    [MemoryDiagnoser]//記錄內存分配情況
    public class StringConcatenationBenchmark
    {
        private const int IterationCount = 1000;
        private const string StringPart1 = "追逐時光者";
        private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
        private const string StringPart3 = "DotNetGuide技術社區";
        private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐時光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技術社區" };

        /// <summary>
        /// 使用 + 操作符拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string PlusOperator()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用 $ 內插字符串拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string InterpolatedString()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Format()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringFormat()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Concat()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringConcat()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Join()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringJoin()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += string.Join(" ", _stringPartsArray);
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilder()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                stringBuilder.Append(StringPart1);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart2);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart3);
            }
            return stringBuilder.ToString();
        }
    }

性能基準對比測試分析報告

Method	Mean	Error	StdDev	Gen0	Gen1	Allocated
PlusOperator	2,066.28 us	35.761 us	63.566 us	5238.2813	789.0625	32283.12 KB
InterpolatedString	1,984.56 us	29.949 us	28.014 us	5238.2813	789.0625	32283.12 KB
StringFormat	2,112.02 us	25.020 us	23.404 us	5257.8125	777.3438	32369.06 KB
StringConcat	2,027.09 us	28.300 us	26.472 us	5257.8125	777.3438	32369.06 KB
StringJoin	2,017.36 us	27.111 us	22.639 us	5257.8125	777.3438	32369.06 KB
StringBuilder	13.63 us	0.065 us	0.058 us	23.2544	4.6387	143.96 KB

說明：

Mean: 所有測量值的算術平均值。
Error: 99.9% 置信區間的一半。
StdDev: 所有測量值的標準差。
Gen0: 第 0 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
Gen1: 第 1 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
Gen2: 第 2 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
Allocated: 每次操作分配的內存（僅托管內存，包含所有內容，1KB = 1024B）。
1 ms: 1 毫秒（0.001 秒）。

性能基準對比測試結論

從上面的性能基準對比測試分析報告來看StringBuilder是性能最好的字符串拼接方式，特別是在需要頻繁進行拼接的場景中。其他方式（如+操作符、$內插字符串、String.Format、String.Concat和String.Join）在性能上相對較差，因為它們會導致多次內存分配和復制。

因此我們在選擇字符串拼接方式時，應該根據具體場景和需求進行選擇。如果性能是關鍵因素，并且需要頻繁進行拼接，則應使用StringBuilder。如果代碼簡潔性和易讀性更重要，并且拼接次數較少，則可以考慮使用其他方式。

責任編輯：趙寧寧來源：追逐時光者

字符串 C#編程