格式化字串

按照格式化字串功能的進化，本文討論下string.format()，c# 6版本的字串內插及c#10版本的字串內插優化。

實現格式化字串有多種方法，如可以使用簡單的字串相加，但是這種方式可讀性較差。

如果需要對齊引數，可以在{}內使用','指定對齊方式。

如果需要格式化引數，可以在{}內使用'：'指定格式化方式，format()方法會檢查引數是否實現了iformattable，是則呼叫iformattable.tostring(string format, iformatprovider formatprovider)方法獲取格式化後的字串進行拼接。因此，如果想自定義型別格式化形式，需實現iformattable介面。當然也可以實現iformatprovider和icustomformatter介面，並將iformatprovider的實現類作為引數傳入。

public static string format(string format, object arg0);
public static string format(string format, object arg0, object arg1);
public static string format(string format, object arg0, object arg1, object arg2);
public static string format(string format, params object args);
public static string format(iformatprovider provider, string format, object arg0);
public static string format(iformatprovider provider, string format, object arg0, object arg1);
public static string format(iformatprovider provider, string format, object arg0, object arg1, object arg2);
public static string format(iformatprovider provider, string format, params object args);
private static string formathelper(iformatprovider provider, string format, paramsarray args) 
if (format == null) 
contract.ensures(contract.result() != null);
contract.endcontractblock();
int pos = 0;
int len = format.length;
char ch = '\x0';
icustomformatter cf = null;
if (provider != null) 
while (true) ')
') // treat as escape character for }}
pos++;
else
formaterror();
}if (ch == '}}
if (pos == len) break;
pos++;
if (pos == len || (ch = format[pos]) < '0' || ch > '9') formaterror();
int index = 0;
do while (ch >= '0' && ch <= '9' && index < 1000000);
if (index >= args.length) throw new formatexception(environment.getresourcestring("format_indexoutofrange"));
while (pos < len && (ch = format[pos]) == ' ') pos++;
bool leftjustify = false;
int width = 0;
if (ch == ',') 
if (ch < '0' || ch > '9') formaterror();
do while (ch >= '0' && ch <= '9' && width < 1000000);
}while (pos < len && (ch = format[pos]) == ' ') pos++;
object arg = args[index];
stringbuilder fmt = null;
if (ch == ':') 
else if (ch == '}')
') // treat as escape character for }}
pos++;
else
}if (fmt == null) }}
if (ch != '}') formaterror();
pos++;
string sfmt = null;
string s = null;
if (cf != null) 
s = cf.format(sfmt, arg, provider);
}if (s == null) 
}#endif
if (formattablearg != null) 
s = formattablearg.tostring(sfmt, provider);
} else if (arg != null) 
}if (s == null) s = string.empty;
int pad = width - s.length;
}return this;
}

c# 6推出了字串內插語法，對比string.format()方法：

// source code
string name = "world";
console.writeline($"hello ");
int i = 10;
console.writeline($"i: ");
// il code
0000 nop
0001 ldstr "world"
0006 stloc.0
0007 ldstr "hello "
000c ldloc.0
000d call string [mscorlib]system.string::concat(string, string)
0012 call void [mscorlib]system.console::writeline(string)
0017 nop
0018 ldc.i4.s 10
001a stloc.1
001b ldstr "i: "
0020 ldloc.1
0021 box [mscorlib]system.int32
0026 call string [mscorlib]system.string::format(string, object)
002b call void [mscorlib]system.console::writeline(string)
0030 nop
0031 ret

從上文中的il**可以看到，呼叫c# 6版本的字串內插的時候，出現了裝箱操作，因此是有效能問題的。總結c# 6字串內插的一些效能、開銷、使用問題如下：

c# 10對字串內插進行了優化，如下.net 6**編譯後使用dnspy檢視反編譯後的c#**，可以看到其實現不再是呼叫string.format()，而是由defaultinterpolatedstringhandler處理字串內插。

// source code
int i = 10;
console.writeline($"i: ");
// 反編譯後
int i = 10;
defaultinterpolatedstringhandler defaultinterpolatedstringhandler = new defaultinterpolatedstringhandler(3, 1);
console.writeline(defaultinterpolatedstringhandler.tostringandclear());

namespace system.runtime.compilerservices
}

總結c# 10對字串內插進行優化後，有如下改進：

無需在執行時解析插值字串，編譯時進行了解析並生成了一系列的呼叫以便執行時構建字串；

提供ispanformattable介面，取代對object.tostring()或iformattable.tostring()的呼叫，無需生成臨時string。core libraries中的很多態別已實現該介面，提供更好的效能生成字串；

string提供了兩個靜態的create()方法過載，通過傳入iformatprovider及span進一步優化效能；

文中如有錯誤，歡迎交流指正。

格式化字串

字串格式化

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