Question

我很好奇StringBuilder类是如何在内部实现的，因此我决定查看Mono的源代码并将其与Reflector的反汇编代码进行比较。从本质上讲，Microsoft的实现使用char[]在内部存储字符串表示，并使用一堆不安全的方法来操作它。这很简单，没有提出任何问题。但当我发现Mono在StringBuilder中使用一个字符串时，我很困惑：

private int _length;
private string _str;

第一个想法是：“多么无谓的StringBuilder”。但后来我发现可以使用指针变异字符串：

public StringBuilder Append (string value) 
{
     // ...
     String.CharCopy (_str, _length, value, 0, value.Length);
}

internal static unsafe void CharCopy (char *dest, char *src, int count) 
{
    // ...
    ((short*)dest) [0] = ((short*)src) [0]; dest++; src++;
}

我曾经用C / C ++编程一点，所以我不能说这段代码让我很困惑，但我认为字符串是完全不可变的（即绝对没有办法改变它）。所以实际问题是：

我可以创建一个完全不可变的类型吗？
除性能问题外，是否有任何理由使用此类代码？（更改不可变类型的不安全代码）
字符串本身是否具有线程安全性？

Answer 1

如果你不安全，也可以在C＃中改变字符串（IIRC）。

Answer 2

没有完全不可变的类型，一个不可变的类是因为它不允许任何外部代码改变它。使用反射或不安全代码，您仍然可以更改它的值。

您可以使用readonly关键字创建不可变变量，但这仅适用于值类型。如果在引用类型上使用它，它只是受保护的引用，而不是它指向的对象。

不可变类型有几个原因，如性能和稳健性。

已知字符串是不可变的（在StringBuilder之外）这一事实意味着编译器可以根据它进行优化。编译器永远不必生成复制字符串的代码，以防止它在作为参数传递时被更改。

从不可变类型创建的对象也可以在线程之间安全地传递。由于它们无法更改，因此不同的线程不会同时更改它们，因此无需同步访问它们。

不可变类型可用于避免编码错误。如果您知道不应该更改某个值，那么通常最好确保它不会被错误地更改。

Answer 3

这里没有黑魔法。字符串类是不可变的，因为它没有任何允许您修改内部字符串的公共字段，属性或方法。任何改变字符串的方法都会返回一个新的字符串实例。你当然也可以用你自己的课程来做到这一点。

Answer 4

我可以创建一个完全不可变的类型吗？

是。有一个构造函数来设置私有字段，只获取属性而没有方法。

除性能问题外，是否有任何理由使用此类代码？

一个例子：这样的类型不需要从多个并发线程安全地使用锁，这使得正确的代码更容易编写（没有锁定出错）。

附加：足够特权的代码总是可以绕过.NET保护：反射读取和写入私有字段，或者不安全代码直接操作对象的内存。

这在.NET之外是正确的，一个特权进程（即具有一个“上帝”特权的进程或线程令牌，例如启用Take Ownership）可以进入任何其他进程加载dll，注入运行任意代码的线程，读或写内存（包括覆盖执行预防等）。系统的完整性与系统所有者的合作一样强大。

Answer 5

您可以阅读这些帖子Immutable types: understand their benefits and use them

和 Manage states in a multi-threaded environment without the synchronization pain

此外，工具NDepend附带了一些facilities to cop with immutable types and pure methods。

C＃中的字符串不变性

6 个答案: