12-字符串（String）

string 是 C# 中最常用的引用类型之一，用于表示文本。理解字符串的不可变性和常用方法是高效处理文本的关键。

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一、字符串的创建方式

多种创建方式

// 1. 直接赋值（最常用）
string str1 = "Hello World";

// 2. 字符数组创建
char[] chars = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' };
string str2 = new string(chars);       // "Hello"

// 3. 重复字符
string str3 = new string('A', 5);      // "AAAAA"

// 4. 部分字符数组
string str4 = new string(chars, 1, 3); // "ell"（从索引1取3个）

// 5. 逐字字符串
string path = @"C:\Program Files\App"; // 无需转义反斜杠

逐字字符串与转义对比

// 普通字符串需要转义符
string s1 = "C:\\Program Files\\App";     // 目录路径
string s2 = "他说：\"你好\"";             // 包含引号
string s3 = "第一行\n第二行";              // 换行

// 逐字字符串（@）无需转义
string s4 = @"C:\Program Files\App";       // 路径直接写
string s5 = @"他说：""你好""";             // 引号用两个双引号
string s6 = @"第一行
第二行";                                   // 支持直接换行

字符串插值 $""（C# 6.0+）

string name = "张三";
int age = 25;
decimal salary = 8500.50m;

// 基本插值
string msg = $"我叫{name}，今年{age}岁。";
Console.WriteLine(msg);  // 输出：我叫张三，今年25岁。

// 插值中的表达式
string calc = $"2 + 3 = {2 + 3}";                         // 2 + 3 = 5
string cond = $"成年：{age >= 18}";                        // 成年：True

// 插值+格式化
string fmt = $"月薪：{salary:C}";                          // 月薪：¥8,500.50
string align = $"|{name,-10}|{age,5}|";                    // |张三        |   25|

// 逐字字符串+插值
string path = $@"C:\Users\{name}\Documents";

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二、字符串的不可变性（核心概念）

字符串一旦创建，内容就不能被改变。 所有"修改"字符串的方法都会返回新字符串，原字符串不变。

string s = "Hello";

s.ToUpper();           // 返回 "HELLO"，但 s 仍然是 "Hello"
Console.WriteLine(s);  // 输出：Hello（未改变）

s = s.ToUpper();       // 必须重新赋值才能"改变"
Console.WriteLine(s);  // 输出：HELLO

不可变性的影响

// 每次 + 操作都会创建新字符串
string s = "";
s = s + "A";  // 创建 "A"
s = s + "B";  // 创建 "AB"
s = s + "C";  // 创建 "ABC"

// 内存中实际存在 "A"、"AB"、"ABC" 三个字符串
// "A" 和 "AB" 等待垃圾回收

// 大量拼接时性能极差（见 StringBuilder 章节）

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三、常用字符串方法详解

1. 大小写转换

string text = "Hello, World!";

Console.WriteLine(text.ToUpper());      // "HELLO, WORLD!"
Console.WriteLine(text.ToLower());      // "hello, world!"

// 区域敏感转换（土耳其语等特殊语言）
string turkish = text.ToUpper(new CultureInfo("tr-TR"));

2. 去除空白

string dirty = "  \t  Hello  \n  ";

Console.WriteLine($"---{dirty.Trim()}---");         // ---Hello---
Console.WriteLine($"---{dirty.TrimStart()}---");     // ---Hello  \n  ---
Console.WriteLine($"---{dirty.TrimEnd()}---");       // ---  \t  Hello---

// 去除指定字符
string tags = "{{Hello}}";
Console.WriteLine(tags.Trim('{', '}'));  // "Hello"

3. 截取子串

string str = "HelloWorld";

Console.WriteLine(str.Substring(5));        // "World"（从索引5到结尾）
Console.WriteLine(str.Substring(0, 5));     // "Hello"（从索引0取5个）

4. 查找

string text = "C# is great. C# is powerful.";

// IndexOf：从前查找（找不到返回 -1）
Console.WriteLine(text.IndexOf("C#"));          // 0
Console.WriteLine(text.IndexOf("Java"));        // -1
Console.WriteLine(text.IndexOf('i'));           // 3

// LastIndexOf：从后查找
Console.WriteLine(text.LastIndexOf("C#"));      // 15

// Contains：是否包含
Console.WriteLine(text.Contains("great"));      // True

// StartsWith / EndsWith
Console.WriteLine(text.StartsWith("C#"));       // True
Console.WriteLine(text.EndsWith("."));          // True

// IndexOfAny：查找字符数组中任意字符首次出现的位置
int pos = text.IndexOfAny(new char[] { '!', '?', '.' });  // 17

5. 替换

string text = "Hello, World! Hello, C#!";

string result = text.Replace("Hello", "Hi");
Console.WriteLine(result);  // "Hi, World! Hi, C#!"

// 删除字符（替换为空字符串）
string noComma = text.Replace(",", "");
Console.WriteLine(noComma);  // "Hello World! Hello C#!"

6. 分割和连接

// Split：分割
string csv = "apple,banana,orange,grape";
string[] fruits = csv.Split(',');
// 结果：["apple", "banana", "orange", "grape"]

// 多个分隔符
string messy = "a|b,c:d";
string[] parts = messy.Split('|', ',', ':');
// 结果：["a", "b", "c", "d"]

// 控制空条目
string data = "a,,b,,c";
string[] withEmpty = data.Split(',');                    // ["a", "", "b", "", "c"]
string[] noEmpty = data.Split(',', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);  // ["a", "b", "c"]

// Join：连接
string joined = string.Join(" - ", fruits);
Console.WriteLine(joined);  // "apple - banana - orange - grape"

// 从数组构建字符串
char[] chars = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' };
string word = string.Join("", chars);  // "Hello"

7. 填充

string num = "5";

Console.WriteLine(num.PadLeft(3, '0'));  // "005"
Console.WriteLine(num.PadRight(3, '0')); // "500"

// 对齐输出
string[] names = { "张三", "李四", "王五" };
int[] scores = { 95, 80, 72 };
for (int i = 0; i < names.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"{names[i].PadRight(4)}{scores[i]}");
}
// 输出：
// 张三  95
// 李四  80
// 王五  72

8. 插入和删除

string hello = "Hello";

string withSpace = hello.Insert(5, " ");     // "Hello "
string world = hello.Insert(5, " World");    // "Hello World"

string removed = hello.Remove(2, 3);         // "He"（从索引2删除3个字符）

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四、字符串比较（重要）

C# 提供了多种字符串比较方式，选择正确的方式影响性能和正确性。

string s1 = "hello";
string s2 = "Hello";
string s3 = "hello";

// 1. == 运算符（区分大小写）
Console.WriteLine(s1 == s2);    // False
Console.WriteLine(s1 == s3);    // True

// 2. Equals 方法
Console.WriteLine(s1.Equals(s2));  // False

// 3. 忽略大小写比较（推荐）
Console.WriteLine(s1.Equals(s2, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));  // True

// 4. Compare 方法（返回 -1, 0, 1）
int result = string.Compare(s1, s2, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
Console.WriteLine(result);  // 0（相等）

StringComparison 枚举

枚举值	说明	适用场景
Ordinal	二进制比较，区分大小写	程序内部标识符比较
OrdinalIgnoreCase	二进制比较，忽略大小写	最常用的不区分大小写比较
CurrentCulture	使用当前区域设置	用户界面文本排序
InvariantCulture	使用固定区域设置	跨文化数据交换

// 推荐做法：用户名比较（不区分大小写）
bool loginSuccess = inputUserName.Equals(storedUserName, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);

// 排序时使用区域设置
string[] words = { "apple", "Banana", "cherry" };
Array.Sort(words, StringComparer.CurrentCultureIgnoreCase);

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五、StringBuilder（可变字符串）

当需要频繁修改字符串时（如循环拼接），使用 StringBuilder 性能远优于 string。

基本用法

using System.Text;

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 追加
sb.Append("Hello");
sb.Append(" ");
sb.Append("World");
Console.WriteLine(sb.ToString());  // Hello World

// 格式化追加
sb.AppendFormat(" 数字：{0}, 日期：{1:yyyy-MM-dd}", 42, DateTime.Now);

// 插入
sb.Insert(5, ",");                 // Hello, World

// 替换
sb.Replace("World", "C#");        // Hello, C#

// 删除
sb.Remove(5, 1);                   // Hello C#

// 清空
sb.Clear();

// 链式调用
sb.Append("A").Append("B").Append("C");

性能对比演示

// ❌ 不推荐：字符串拼接，产生大量临时对象
string s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    s += i.ToString();  // 每次创建新字符串，O(n²) 复杂度
}

// ✅ 推荐：StringBuilder，只在内部缓冲区操作
StringBuilder sb = new StringBuilder(50000);  // 预分配容量
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    sb.Append(i);
}
string result = sb.ToString();

StringBuilder 重要属性

属性	说明
Capacity	当前分配的字符容量（默认16）
Length	当前字符串长度
MaxCapacity	最大容量（默认 int.MaxValue）

StringBuilder sb = new StringBuilder();
Console.WriteLine(sb.Capacity);  // 16（默认初始容量）

sb.Append("0123456789ABCDEF");   // 满16个字符
Console.WriteLine(sb.Capacity);  // 16
sb.Append("X");                  // 超出容量
Console.WriteLine(sb.Capacity);  // 32（自动翻倍扩容）

// 事先知道容量可优化
StringBuilder sb2 = new StringBuilder(1000);

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六、空字符串与 null 处理

三种状态的判断

string s1 = "";          // Empty：空字符串
string s2 = null;        // Null：未分配内存
string s3 = "   ";       // Whitespace：空白字符串

// 判断空字符串
Console.WriteLine(s1 == "");                    // True
Console.WriteLine(s1 == string.Empty);          // True（等价）
Console.WriteLine(string.IsNullOrEmpty(s1));    // True

// 判断空白（推荐，同时检查 null、空、空格）
Console.WriteLine(string.IsNullOrWhiteSpace(s3));  // True
Console.WriteLine(string.IsNullOrWhiteSpace(s2));  // True

安全访问

string str = null;

// 危险：直接访问会抛出 NullReferenceException
// int len = str.Length;  // 异常！

// 安全方式1：?. 空条件运算符
int? len = str?.Length;     // null（不抛异常）

// 安全方式2：?? 空合并运算符
string display = str ?? "默认值";
Console.WriteLine(display);  // 输出：默认值

// 组合使用
string name = str?.ToUpper() ?? "UNKNOWN";

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七、字符串格式化

数字格式化

double d = 1234.5678;
int n = 255;

Console.WriteLine(d.ToString("F2"));        // 1234.57（保留两位小数）
Console.WriteLine(d.ToString("N0"));        // 1,235（千分位，无小数）
Console.WriteLine(d.ToString("E2"));        // 1.23E+003（科学计数法）
Console.WriteLine(n.ToString("X"));         // FF（十六进制）
Console.WriteLine((0.25).ToString("P0"));   // 25%（百分比）
Console.WriteLine(d.ToString("C2"));        // ¥1,234.57（货币格式）

日期格式化

DateTime now = DateTime.Now;

Console.WriteLine(now.ToString("yyyy-MM-dd"));             // 2024-10-01
Console.WriteLine(now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss"));   // 2024/10/01 14:30:00
Console.WriteLine(now.ToString("yyyy年MM月dd日 dddd"));   // 2024年10月01日 星期二
Console.WriteLine(now.ToString("hh:mm tt"));              // 02:30 下午
Console.WriteLine(now.ToString("yyyy-MM-ddTHH:mm:ss"));   // 2024-10-01T14:30:00（ISO 8601）

自定义字符串格式化

string msg1 = string.Format("姓名：{0}，年龄：{1}", "张三", 25);
string msg2 = $"姓名：{"张三"}，年龄：{25}";

// 对齐和宽度
Console.WriteLine($"|{"左对齐",-10}|{"右对齐",10}|");
// 输出：|左对齐      |      右对齐|

// 格式化说明
Console.WriteLine($"{Math.PI:F2}");        // 3.14
Console.WriteLine($"{Math.PI,8:F2}");      // "    3.14"（总宽度8，右对齐，保留2位小数）

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八、String 与 StringBuilder 对比总结

对比项	string	StringBuilder
可变性	不可变（每次修改创建新对象）	可变（在缓冲区中操作）
性能（少量操作）	好	略差（有对象创建开销）
性能（大量操作）	极差	好
线程安全	是（不可变天然安全）	不保证
适用场景	固定文本、少量拼接	循环拼接、大量修改

选择建议

// 少量、确定次数的拼接 → string
string fullName = firstName + " " + lastName;
string msg = $"用户：{name}，年龄：{age}";

// 大量、循环拼接 → StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
    sb.Append(GetData(i));

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九、综合案例

案例：文本模板引擎（简化版）

static string RenderTemplate(string template, Dictionary<string, string> variables)
{
    StringBuilder result = new StringBuilder(template);

    foreach (var kvp in variables)
    {
        result.Replace($"{{{{{kvp.Key}}}}}", kvp.Value);
    }

    return result.ToString();
}

// 使用
string template = "您好，{{Name}}！您的订单 {{OrderId}} 已 {{Status}}。";
var data = new Dictionary<string, string>
{
    { "Name", "张三" },
    { "OrderId", "ORD-2024-0001" },
    { "Status", "发货" }
};

string output = RenderTemplate(template, data);
Console.WriteLine(output);
// 输出：您好，张三！您的订单 ORD-2024-0001 已 发货。

案例：CSV 解析器

static List<Dictionary<string, string>> ParseCSV(string csvContent)
{
    var result = new List<Dictionary<string, string>>();
    string[] lines = csvContent.Split('\n', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);

    if (lines.Length < 2) return result;

    string[] headers = lines[0].Trim().Split(',');

    for (int i = 1; i < lines.Length; i++)
    {
        string[] values = lines[i].Trim().Split(',');
        var row = new Dictionary<string, string>();

        for (int j = 0; j < headers.Length && j < values.Length; j++)
        {
            row[headers[j].Trim()] = values[j].Trim();
        }
        result.Add(row);
    }

    return result;
}

string csv = "姓名,年龄,城市\n张三,25,北京\n李四,30,上海\n王五,28,广州";
var data = ParseCSV(csv);

foreach (var row in data)
    Console.WriteLine($"{row["姓名"]} - {row["年龄"]}岁 - {row["城市"]}");

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核心知识点总结

常用方法速查

分类	方法	用途
大小写	ToUpper() / ToLower()	转换大小写
去除空白	Trim() / TrimStart() / TrimEnd()	去除首尾空白
截取	Substring(start, len)	取子串
查找	IndexOf() / LastIndexOf() / Contains()	查找位置或判断包含
替换	Replace(old, new)	替换字符串
分割	Split(separator)	分割为数组
连接	string.Join(sep, arr)	连接数组为字符串
填充	PadLeft() / PadRight()	对齐填充
判空	string.IsNullOrEmpty() / IsNullOrWhiteSpace()	安全判空

注意事项

1. 字符串是不可变的——每次修改都会创建新对象
2. 大量拼接使用 StringBuilder——提升性能
3. 比较字符串时注意大小写——使用 StringComparison.OrdinalIgnoreCase 忽略大小写
4. 使用 $"" 插值——比 + 拼接更简洁、可读性更好
5. 使用 @"" 逐字字符串——避免路径和正则表达式中的转义问题
6. string 是引用类型，但表现类似值类型——== 比较的是内容而非引用