.NET面试题4

Posted 張暁磊

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了.NET面试题4相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

 常见面试题目:

1.字符串是引用类型类型还是值类型?

2.在字符串连接处理中,最好采用什么方式,理由是什么?

3.使用 StringBuilder时,需要注意些什么问题?

4.以下代码执行后内存中会存在多少个字符串?分别是什么?输出结果是什么?为什么呢?

string st1 = "123" + "abc";
string st2 = "123abc";
Console.WriteLine(st1 == st2);
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(st1, st2));

5.以下代码执行后内存中会存在多少个字符串?分别是什么?输出结果是什么?为什么呢?

string s1 = "123";
string s2 = s1 + "abc";
string s3 = "123abc";
Console.WriteLine(s2 == s3);
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(s2, s3));

6.使用C#实现字符串反转算法,例如:输入"12345", 输出"54321"。

7.下面的代码输出结果?为什么?

复制代码
object a = "123";
object b = "123";
Console.WriteLine(System.Object.Equals(a,b));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(a,b));
string sa = "123";
Console.WriteLine(System.Object.Equals(a, sa));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(a, sa));
复制代码

  深入浅出字符串操作

string是一个特殊的引用类型,使用上有点像值类型。之所以特殊,也主要是因为string太常用了,为了提高性能及开发方便,对string做了特殊处理,给予了一些专用特性。为了弥补string在字符串连接操作上的一些性能不足,便有了StringBuilder。

大笑 认识string

首先需要明确的,string是一个引用类型,其对象值存储在托管堆中。string的内部是一个char集合,他的长度Length就是字符char数组的字符个数。string不允许使用new string()的方式创建实例,而是另一种更简单的语法,直接赋值(string aa= “000”这一点也类似值类型)。

认识string,先从一个简单的示例代码入手:

public void DoStringTest()
{
    var aa = "000";
    SetStringValue(aa);
    Console.WriteLine(aa);
}

private void SetStringValue(string aa)
{
    aa += "111";
}

上面的输出结果为“000”。

通过前面的值类型与引用类型的文章,我们知道string是一个引用类型,既然是一个引用类型,参数传递的是引用地址,那为什么不是输出“000111”呢?是不是很有值类型的特点呢!这一切的原因源于string类型的两个重要的特性:恒定性与驻留性

书呆子 String的恒定性(不变性)

字符串是不可变的,字符串一经创建,就不会改变,任何改变都会产生新的字符串。比如下面的代码,堆上先创建了字符串s1=”a”,加上一个字符串“b”后,堆上会存在三个个字符串实例,如下图所示。

string s1 = "a";
string s2 = s1 + "b";

image

上文中的”任何改变都会产生新的字符串“,包括字符串的一些操作函数,如str1.ToLower,Trim(),Remove(int startIndex, int count),ToUpper()等,都会产生新的字符串,因此在很多编程实践中,对于字符串忽略大小的比较:

if(str1.ToLower()==str2.ToLower()) //这种方式会产生新的字符串,不推荐
if(string. Compare(str1,str2,true)) //这种方式性能更好

恼怒 String的驻留性

由于字符串的不变性,在大量使用字符串操作时,会导致创建大量的字符串对象,带来极大的性能损失。因此CLR又给string提供另外一个法宝,就是字符串驻留,先看看下面的代码,字符串s1、s2竟然是同一个对象!

var s1 = "123";
var s2 = "123";
Console.WriteLine(System.Object.Equals(s1, s2));  //输出 True
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(s1, s2));  //输出 True

相同的字符串在内存(堆)中只分配一次,第二次申请字符串时,发现已经有该字符串是,直接返回已有字符串的地址,这就是驻留的基本过程。

字符串驻留的基本原理:

  • CLR初始化时会在内存中创建一个驻留池,内部其实是一个哈希表,存储被驻留的字符串和其内存地址。
  • 驻留池是进程级别的,多个AppDomain共享。同时她不受GC控制,生命周期随进程,意思就是不会被GC回收(不回收!难道不会造成内存爆炸吗?不要急,且看下文)
  • 当分配字符串时,首先会到驻留池中查找,如找到,则返回已有相同字符串的地址,不会创建新字符串对象。如果没有找到,则创建新的字符串,并把字符串添加到驻留池中。

如果大量的字符串都驻留到内存里,而得不到释放,不是很容易造成内存爆炸吗,当然不会了?因为不是任何字符串都会驻留,只有通过IL指令ldstr创建的字符串才会留用。

字符串创建的有多种方式,如下面的代码:

var s1 = "123";
var s2 = s1 + "abc";
var s3 = string.Concat(s1, s2);
var s4 = 123.ToString();
var s5 = s2.ToUpper();

其IL代码如下

image

在上面的代码中,出现两个字符串常量,“123”和“abc”,这个两个常量字符串在IL代码中都是通过IL指令ldstr创建的,只有该指令创建的字符串才会被驻留,其他方式产生新的字符串都不会被驻留,也就不会共享字符串了,会被GC正常回收。

那该如何来验证字符串是否驻留呢,string类提供两个静态方法:

  • String.Intern(string str) 可以主动驻留一个字符串;
  • String.IsInterned(string str);检测指定字符串是否驻留,如果驻留则返回字符串,否则返回NULL

image

请看下面的示例代码

var s1 = "123";
var s2 = s1 + "abc";
Console.WriteLine(s2);   //输出:123abc
Console.WriteLine(string.IsInterned(s2) ?? "NULL");   //输出:NULL。因为“123abc”没有驻留

string.Intern(s2);   //主动驻留字符串
Console.WriteLine(string.IsInterned(s2) ?? "NULL");   //输出:123abc

 

眨眼 认识StringBuilder

大量的编程实践和意见中,都说大量字符串连接操作,应该使用StringBuilder。相对于string的不可变,StringBuilder代表可变字符串,不会像字符串,在托管堆上频繁分配新对象,StringBuilder是个好同志。

首先StringBuilder内部同string一样,有一个char[]字符数组,负责维护字符串内容。因此,与char数组相关,就有两个很重要的属性:

  • public int Capacity:StringBuilder的容量,其实就是字符数组的长度。
  • public int Length:StringBuilder中实际字符的长度,>=0,<=容量Capacity。

StringBuilder之所以比string效率高,主要原因就是不会创建大量的新对象,StringBuilder在以下两种情况下会分配新对象:

  • 追加字符串时,当字符总长度超过了当前设置的容量Capacity,这个时候,会重新创建一个更大的字符数组,此时会涉及到分配新对象。
  • 调用StringBuilder.ToString(),创建新的字符串。

追加字符串的过程:

  • StringBuilder的默认初始容量为16;
  • 使用stringBuilder.Append()追加一个字符串时,当字符数大于16,StringBuilder会自动申请一个更大的字符数组,一般是倍增;
  • 在新的字符数组分配完成后,将原字符数组中的字符复制到新字符数组中,原字符数组就被无情的抛弃了(会被GC回收);
  • 最后把需要追加的字符串追加到新字符数组中;

简单来说,当StringBuilder的容量Capacity发生变化时,就会引起托管对象申请、内存复制等操作,带来不好的性能影响,因此设置合适的初始容量是非常必要的,尽量减少内存申请和对象创建。代码简单来验证一下:

StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb1.Capacity, sb1.Length); //输出:Capacity=16; Length=0;   //初始容量为16 
sb1.Append(\'a\', 12);    //追加12个字符
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb1.Capacity, sb1.Length); //输出:Capacity=16; Length=12;  
sb1.Append(\'a\', 20);    //继续追加20个字符,容量倍增了
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb1.Capacity, sb1.Length); //输出:Capacity=32; Length=32;  
sb1.Append(\'a\', 41);    //追加41个字符,新容量=32+41=73
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb1.Capacity, sb1.Length); //输出:Capacity=73; Length=73;  

StringBuilder sb2 = new StringBuilder(80); //设置一个合适的初始容量
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb2.Capacity, sb2.Length); //输出:Capacity=80; Length=0;
sb2.Append(\'a\', 12);
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb2.Capacity, sb2.Length); //输出:Capacity=80; Length=12;
sb2.Append(\'a\', 20);
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb2.Capacity, sb2.Length); //输出:Capacity=80; Length=32;
sb2.Append(\'a\', 41);
Console.WriteLine("Capacity={0}; Length={1};", sb2.Capacity, sb2.Length); //输出:Capacity=80; Length=73;

为什么少量字符串不推荐使用StringBuilder呢?因为StringBuilder本身是有一定的开销的,少量字符串就不推荐使用了,使用String.Concat和String.Join更合适。

 

吐舌笑脸 高效的使用字符串

  • 在使用线程锁的时候,不要锁定一个字符串对象,因为字符串的驻留性,可能会引发不可以预料的问题;
  • 理解字符串的不变性,尽量避免产生额外字符串,如:
if(str1.ToLower()==str2.ToLower()) //这种方式会产生新的字符串,不推荐
if(string. Compare(str1,str2,true)) //这种方式性能更好
  • 在处理大量字符串连接的时候,尽量使用StringBuilder,在使用StringBuilder时,尽量设置一个合适的长度初始值;
  • 少量字符串连接建议使用String.Concat和String.Join代替。

  题目答案解析:

1.字符串是引用类型类型还是值类型?

引用类型。

2.在字符串连加处理中,最好采用什么方式,理由是什么?

少量字符串连接,使用String.Concat,大量字符串使用StringBuilder,因为StringBuilder的性能更好,如果string的话会创建大量字符串对象。

3.使用 StringBuilder时,需要注意些什么问题?

  • 少量字符串时,尽量不要用,StringBuilder本身是有一定性能开销的;
  • 大量字符串连接使用StringBuilder时,应该设置一个合适的容量;

4.以下代码执行后内存中会存在多少个字符串?分别是什么?输出结果是什么?为什么呢?

string st1 = "123" + "abc";
string st2 = "123abc";
Console.WriteLine(st1 == st2);
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(st1, st2));

输出结果:

True
True

内存中的字符串只有一个“123abc”,第一行代码(string st1 = "123" + "abc"; )常量字符串相加会被编译器优化。由于字符串驻留机制,两个变量st1、st2都指向同一个对象。IL代码如下:

image

5.以下代码执行后内存中会存在多少个字符串?分别是什么?输出结果是什么?为什么呢?

string s1 = "123";
string s2 = s1 + "abc";
string s3 = "123abc";
Console.WriteLine(s2 == s3);
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(s2, s3));

和第5题的结果肯定是不一样的,答案留给读者吧,文章太长了,写的好累!

6.使用C#实现字符串反转算法,例如:输入"12345", 输出"54321"

这是一道比较综合的考察字符串操作的题目,答案可以有很多种。通过不同的答题可以看出程序猿的基础水平。下面是网上比较认可的两种答案,效率上都是比较不错的。

public static string Reverse(string str)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(str))
    {
        throw new ArgumentException("参数不合法");
    }

    StringBuilder sb = new StringBuilder(str.Length);  //注意:设置合适的初始长度,可以显著提高效率(避免了多次内存申请)
    for (int index = str.Length - 1; index >= 0; index--)
    {
        sb.Append(str[index]);
    }
    return sb.ToString();
}
public static string Reverse(string str)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(str))
    {
        throw new ArgumentException("参数不合法");
    }
    char[] chars = str.ToCharArray();
    int begin = 0;
    int end = chars.Length - 1;
    char tempChar;
    while (begin < end)
    {
        tempChar = chars[begin];
        chars[begin] = chars[end];
        chars[end] = tempChar;
        begin++;
        end--;
    }
    string strResult = new string(chars);
    return strResult;
}

还有一个比较简单也挺有效的方法:

public static string Reverse(string str)
{
    char[] arr = str.ToCharArray();
    Array.Reverse(arr);
    return new string(arr);
}

7.下面的代码输出结果?为什么?

复制代码
object a = "123";
object b = "123";
Console.WriteLine(System.Object.Equals(a,b));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(a,b));
string sa = "123";
Console.WriteLine(System.Object.Equals(a, sa));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(a, sa));
复制代码

输出结果全是True,因为他们都指向同一个字符串实例,使用object声明和string声明在这里并没有区别(string是引用类型)。

使用object声明和string声明到底有没有区别呢?,有点疑惑,一个朋友在面试时面试官有问过这个问题,那个面试官说sa、a是有区别的,且不相等。对于此疑问,欢迎交流。

版权所有,文章来源:http://www.cnblogs.com/anding

个人能力有限,本文内容仅供学习、探讨,欢迎指正、交流。

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