C#中的char、string和StringBuilder的使用详解

char 字符

char代表一个Unicode字符，它是System.Char的别名

char someChar = 'a';//定义了一个字符
char newLine= '\n';//这是一个换行符

System.Char定义了一组静态方法：

• ToUpper 将指定的字符转换为等效的大写形式
• ToLower 将指定的字符转换为等效的小写形式
• IsWhiteSpace 判断指定的字符是否为空白字符
• ……

例子：

Console.WriteLine(char.ToUpper('c'));//输出的是一个大写的C
Console.WriteLine(char.ToLower('c'));//输出的是还是它自己
Console.WriteLine(char.ToUpper('C'));//输出的是还是它自己
Console.WriteLine(char.ToLower('C'));//输出的是一个小写的c
Console.WriteLine(char.IsWhiteSpace('c'));//输出为False
Console.WriteLine(char.IsWhiteSpace('\t'));//输出为True
Console.WriteLine(char.IsWhiteSpace(' '));//输出为True

可以通过char或者System.Char来调用

例子：

Console.WriteLine(char.ToUpper('c'));//输出的是一个大写的C
Console.WriteLine(System.Char.ToUpper('c'));//输出的是一个大写的C

现在这边会有一个问题，可能会引起一个bug，就是ToUpper，ToLower会遵循用户的地区设置，例如，char.ToUpper('i') == 'I'，这句话在土耳其地区设置里就会返回False。

解决办法就是使用culture-invariant版本的方法，总会应用英语的Culture

• ToUpperInvariant
• ToLowerInvariant

例子：

//使用固定区域性的大小写规则，不依赖于区域性的设置，以下这两种方式是等价的
Console.WriteLine(char.ToUpperInvariant('i'));//输出的是大写的I
Console.WriteLine(char.ToUpper('i', CultureInfo.InvariantCulture));

char是16bit的，足够代表基本多语言平面的任何Unicode字符，如果超出这个范围，那么必须使用surrogate pairs。

string 字符串

• string是System.String的别名
• string是不可变的
• string是字符的序列

如何构建string

例子：

string s1 = "Hello";
string s2 = "First Line\r\nSecond Line";
string s3 = @\\server\fileshare\helloworld.cs;

创建重复字符的字符串

使用string的构造函数创建一个重复指定次数的字符的字符串。

例子：

Console.WriteLine(new string('*', 10));//输出的结果就是**********

可以从char数组构建字符串

例子：

char[] ca = "Hello".ToCharArray();
string s = new string(ca);

ToCharArray的作用正好相反，把字符串转成字符数组。

string的构造函数也被重载用来接收各种（不安全的）指针类型，目的是从像char*这样的类型创建字符串。

Null 和 空string

空string的长度是0，通过literal或string.Empty静态字段来创建

相等性比较的例子：

string empty = "";
Console.WriteLine(empty == ""); // True
Console.WriteLine(empty == string.Empty); // True
Console.WriteLine(empty.Length == 0); // True

string可以为null，因为是引用类型

string nullString = null;
Console.WriteLine(nullString == null); // True
Console.WriteLine(nullString == ""); // False
Console.WriteLine(nullString.Length == 0); // NullReferenceException

静态的string.IsNullOrEmpty通常用来判断字符串是否为空或者null，我习惯性使用IsNullOrWhiteSpace，这个判断字符串是否为空或者null或者空白的字符。

访问string里的字符

通过索引器

string str = "abcd";
char letter = str[1]; // letter = 'b'

string实现了IEnumerable<char>接口，所以可以foreach里面的每个元素

// 分别依次输出字符1 、2 、3
foreach (var item in "123")
{
  Console.WriteLine(item);
}

在string里进行搜索

最简单的方法包括：StartsWith，EndsWith和Contains。返回的是true或者false。

Console.WriteLine("HelloWorld.cs".EndsWith(".cs")); // 返回结果为True
Console.WriteLine("HelloWorld.cs".Contains("World")); // 返回结果为True
Console.WriteLine("HelloWorld.cs".EndsWith(".CS")); // 返回结果为False
Console.WriteLine("HelloWorld.cs".Contains("world")); // 返回结果为False

StartsWith，EndsWith的重载方法允许你指定一个StringComparison枚举或一个CultureInfo对象，以便控制大小写和区域文化的敏感性，默认使用当前本地化的区域设置（locale），并且区分大小写。

Console.WriteLine("HelloWorld.cs".StartsWith("hello", StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase)); // 返回结果为True

Contains没有提供类似的重载方法，但是你可以使用IndexOf方法，它会返回给定字符/子字符串在被搜索字符串里的首个位置。

同时，IndexOf提供了重载方法，它可以接收一个起始位置参数（开始搜索的索引值），以及一个StringComparison枚举

Console.WriteLine("abcde".IndexOf("cd")); // 结果为2
Console.WriteLine("abcde abcde".IndexOf("CD", 6, StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)); // 结果为8

LastIndexOf，它和IndexOf类似，但是它是反向搜索

IndexOfAny，它会返回一组字符里任意一个元素的第一个匹配的位置。

Console.WriteLine("abc,de f".IndexOfAny(new char[] { ' ', ',' })); // 结果为3
Console.WriteLine("sdgp5jesu5fa9afe0".IndexOfAny("0123456789".ToCharArray())); // 结果为4

LastIndexOfAny，功能类似，方向相反

操纵或者控制 string

因为string是不可变的，所以所有操纵string的方法返回的都是一个新的string，原来的string是原封不动的。

Substring，会抽取字符串的一部分出来。

string left3 = "12345".Substring(0, 3); // 结果就是123
string mid3 = "12345".Substring(1, 3); // 结果为234
//如果忽略长度，那么就从起始位置一直到字符串的最后
string end3 = "12345".Substring(2); // 结果为345

Insert、Remove，在指定的位置插入、移除字符串。

string s1 = "helloworld".Insert(5, ","); // 结果为hello,world
string s2 = s1.Remove(5, 1); // 结果为helloworld

PadLeft、PadRight，会使用指定的字符（没有指定就是空格）填充string，以达到指定的长度（如果string原本长度就长于指定的长度，那么它就不变）。

Console.WriteLine("12345".PadLeft(10, '*')); // 输出结果就是*****12345
Console.WriteLine("12345".PadLeft(10)); // 输出结果就是   12345

TrimStart，TrimEnd从开始或结尾移除指定的字符（默认是空白符：空格，tab，换行以及Unicode里相应的变种）。

Trim，会把开始和结尾的空白字符都移除。

Console.WriteLine("  abc \r\n ".Trim().Length); // 结果为3

Replace，替换所有指定的字符/字符串，（非重叠的）。

Console.WriteLine("hello world".Replace(" ", " | ")); // 结果为hello | world
Console.WriteLine("hello world".Replace(" ", "")); // 结果为helloworld

ToUpper，ToLower，返回string的大/小写等等效形式。默认情况下也遵循用户当前的语言设定，与上面的char的方法一样，不再赘述。

拆分、合并字符串

Split方法可以拆分字符串。

• 默认使用空格作为分隔符
• 重载方法可以接收param字符数组，或string作为分隔符
• 可选接收StringSplitOptions枚举作为参数，有个选项可以移除空的字符串
  

string[] words = "my name is bob".Split();
//打印结果依次输出my name is bob四个单词
foreach (var item in words)
{
  Console.WriteLine(item);
}
string[] split1 = "123-abc".Split('-');
//打印结果依次输出123和abc两个字符串
foreach (var item in split1)
{
  Console.WriteLine(item);
}
string[] split2 = "123-abc-".Split(new char[] { '-' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
//打印结果依次输出123和abc两个字符串，最后一个空项会被移除
foreach (var item in split2)
{
  Console.WriteLine(item);
}

Join（静态）方法，功能与Split相反，用于合并成一个字符串，它需要一个分隔符和字符串数组。

string[] words = "my name is bob".Split();
Console.WriteLine(string.Join(",", words)); // 输出结果为一个字符串my,name,is,bob

Concat（静态）方法，和Join类似，但是只接收params string数组作为参数，无需分隔符。和+的效果一样，起始编译器就是把它翻译成+。

string str1 = string.Concat("hello", "world"); // 结果为helloworld
string str2 = "hello" + "world"; // 结果为helloworld

String.Format 和 复合格式的string

Format（静态）方法，提供了一个方便的方式来构建嵌入变量的字符串，嵌入的变量/值可以是任何类型，Format会调用它们的ToString方法。

含有嵌入变量的string就叫做复合格式string（composite format string）。

当你调用String.Format的时候，你就得传入一个复合格式string，后边跟着它里面嵌入的这些变量。

string composite = "ab{0}cd{1}e";
Console.WriteLine(string.Format(composite, "123", 456)); // 结果为ab123cd456e

大括号里的每个数字都叫做格式化项（format item），数值对应参数（argument）的位置，并且后边可以跟着：

• 一个逗号，和一个要应用的最小宽度（通常用来对齐列，负数表示左对齐，正数表示右对齐）
• 一个冒号，和一个格式化字符串（format string）

string composite = "Name={0, -20} Credit Limit={1,15:C}";
Console.WriteLine(string.Format(composite, "Bob", 500));
Console.WriteLine(string.Format(composite, "Elizatech", 20000));

结果如下：

从C#6开始，你可以使用字符串插值的方式（interpolated string literals）。

int value = 32;
Console.WriteLine($"abc{value}"); //结果为abc32

比较 string

在.NET里，用来比较两个string的概念有两个：

• 相等性比较，Equality
• 顺序比较，Order

相等性比较就是测试两个字符串实例在语义上是否相等。而顺序比较是指在正序倒序排列的时候，谁应该出现在前面。

相等性比较不是顺序比较的子集。

对于字符串相等性的比较来说，可以使用：

• == 运算符
• string的某个Equals方法（这种方式有很多选项）

上述两种方式还有一个重要的差别就是，如果string变量转换成了object对象，那么==运算符就不再可靠了。

对于字符串的顺序比较来说，可以使用：

• 实例的CompareTo方法
• 静态的Compare和CompareOrdinal方法。第一个值在第二个值的后边，返回正数，第一个值在第二个值的前边，返回负数，两个值并列，返回0。

序数 VS 文化 比较（Ordinal VS Culture Comparison）

有两个基本的算法用来做string比较：

• Ordinal
• Culture-sensitive

Ordinal比较，会把字符解析成数字（根据它们的Unicode数值），例如：A 是 U+0041，a 是 U+0061。

Culture-sensitive比较，通过引用特定的字母表来解析字符。

两个常用或者特殊的Culture：

• 当前的Culture
• Invariant Culture

对于相等性比较而言，Ordinal和Culture-specific算法都有用。而对于顺序比较来说，更倾向于culture-specific比较（文化相关的），按字母表对string进行排序，所以肯定需要一个字母表。

Ordinal依赖于Unicode的Code point数值，英文字母正好是字母表的顺序，不知道是这么设计的还是巧合。

例子：

如果考虑大小写，对一下三个字符串排序：

"Ada", "Tom", "ada"

Invariant Culture算法的排序结果是："ada", "Ada","Tom"

Invariant Culture算法封装了字母表，并且认为大写字母所对应的小写字母是相邻的（aAbBcC…）。

Ordinal算法的排序结果是："Ada","Tom", "ada"

Ordinal算法里，大写字母都在前面，小写字母都在后面（A…Z，a…z）。

尽管Ordinal算法有一定限制，但是==运算符在进行string相等性比较的时候，总会考虑ordinal大小写。实例版的string.Equals方法如果不传参数的话，效果也是一样，这就是string类型的默认的相等性比较行为。

Ordinal算法被string的==和Equals函数选择，是因为它的高效和确定性。

下面这两个方法可以设定是否考虑Culture和大小写进行string比较：

public static bool Equals(String a, String b, StringComparison comparisonType);
public bool Equals(String value, StringComparison comparisonType);

静态版本的方法优势在于：如果两个字符串有null的情况，那么仍然可以正常工作。

StringComparison有哪些值呢：

下面我们来看几个例子：

Console.WriteLine("Hello" == "hello" ); // False
Console.WriteLine(string.Equals("Hello", "hello", StringComparison.OrdinalIgnoreCase)); // True

Console.WriteLine("u" == "ü"); // False
Console.WriteLine(string.Equals("u", "ü", StringComparison.CurrentCulture)); // ?

string排序比较，string的示例方法是CompareTo，会执行culture相关的、大小写相关的排序比较。与string的相等性比较不同，CompareTo没有使用Ordinal比较算法，对于排序来说，Culture敏感的算法更有用。

方法的定义：

public int CompareTo(String strB);

CompareTo实例方法实现了泛型IComparable接口，该接口在.NET里面是一个标准的比较协议。

而对于其它类型的比较，可以使用静态的Compare和CompareOrdinal方法。

所有的排序比较方法都会返回一个：正数/负数/0

第一个值在第二个值的后面，返回正数；第一个值在第二个值的前面，返回负数；两个值并列，返回0。

Console.WriteLine("Base".CompareTo("Auto")); // 返回1
Console.WriteLine("Base".CompareTo("Base")); // 返回0
Console.WriteLine("Base".CompareTo("China")); // 返回-1
Console.WriteLine("base".CompareTo("Base")); // 返回-1
Console.WriteLine(string.Compare("base", "Base", true)); // 返回0

CultureInfo 对象

使用CultureInfo对象，就可以插入任何一个字母表

CultureInfo这个类是定义在System.Globalization命名空间下的

CultureInfo german = CultureInfo.GetCultureInfo("de-DE");
Console.WriteLine(string.Compare("Müller", "Muller", false, german)); // 返回结果是1

StringBuilder

StringBuilder类（System.Text命名空间）代表的是可编辑或者叫可改变的字符串

使用StringBuilder，你可以Append追加、Insert插入、Remove移除和Replace替换子字符串，而不用替换整个StringBuilder。

StringBuilder的构造函数可可以接收一个初始化的string值，以及内部容量的初始大小（默认是16字符）。如果超过了这个大小，StringBuilder会自动重新改变其内部结构的大小（轻微的性能损耗）以适应最大容量（默认是int.MaxValue）。

AppendLine，会执行Append动作，区别在于此操作会自定添加一个换行（Windows环境下是"\r\n"）。

StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
stringBuilder.Append("123");
stringBuilder.Append("456");
Console.WriteLine(stringBuilder.ToString()); // 结果为123456
stringBuilder.AppendLine("789");
Console.WriteLine(stringBuilder.ToString()); // 结果是123456789后面换行了
stringBuilder.AppendLine("abc");
Console.WriteLine(stringBuilder.ToString());

AppendFormat，接收一个复合格式字符串，和string.Format一样。

StringBuilder还有一个Length属性，获取长度的属性。

StringBuilder还有一个索引器，用来读取每个字符的可写的索引器。

想要清除StringBuilder的内容，可以初始化一个新的StringBuilder，或者把Length属性设为0。但是把StringBuilder的Length属性设为0并没有缩小它的容量，它占用的内存大小是不变的，想要释放内容，必须要new一个，而且要保证原来的示例可以被GC。

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