为什么字符串是引用类型？

Question

为什么字符串是引用类型，即使它通常是原始数据类型，例如 int、float 或 double。

Answer 1

除了Dan贴出来的原因：

值类型，根据定义是那些将值存储在自身中的类型，而不是引用其他地方的值。这就是为什么值类型被称为“值类型”而引用类型被称为“引用类型”的原因。所以你的问题真的是“为什么一个字符串引用它的内容而不是简单地包含它的内容？”

这是因为值类型有一个很好的属性，即给定值类型的每个实例在内存中的大小相同。

那又怎样？为什么这是一个不错的属性？好吧，假设字符串是可以是任意大小的值类型，并考虑以下内容：

string[] mystrings = new string[3];

这个由三个字符串组成的数组的初始内容是什么？值类型没有“null”，因此唯一明智的做法是创建一个包含三个空字符串的数组。那将如何在内存中布局？想一想。你会怎么做？

现在假设你说

string[] mystrings = new string[3];
mystrings[1] = "hello";

现在我们在数组中有“”、“hello”和“”。 “hello”在内存中的什么位置？ 到底分配给 mystrings[1] 的插槽有多大？数组及其元素的内存必须放在某处。

这让 CLR 有以下选择：

• resize 每次更改数组的一个元素时，都会复制整个数组，其大小可能是兆字节
• 不允许创建大小未知的值类型数组
• 不允许创建未知大小的值类型

CLR 团队选择了后者。 将字符串变成引用类型意味着您可以高效地创建它们的数组。

Answer 2

哎呀，这个答案被接受了，然后我改变了它。我可能应该在底部包含原始答案，因为这是 OP 所接受的。

新答案

更新：事情是这样的。 string 绝对需要表现得像引用类型。到目前为止，所有答案都提到了造成这种情况的原因：string 类型没有固定大小，将字符串的全部内容从一种方法复制到另一种方法是没有意义的，string[] 数组否则会必须调整主题的大小——仅举几例。

但您仍然可以定义 string 为 struct 内部指向 char[] 数组甚至是 char* 指针和 int 的长度，让它不可变，并且瞧！，您将拥有一个行为类似于引用类型但技术上是值类型的类型。

老实说，这看起来很愚蠢。正如 Eric Lippert 在其他答案的一些 cmets 中指出的那样，定义这样的值类型与定义引用类型基本相同。在几乎所有意义上，它都与以相同方式定义的引用类型没有区别。

所以“为什么string 是引用类型？”这个问题的答案是什么？基本上是：“让它成为一个值类型只是愚蠢的。”但如果这是唯一的原因，那么实际上，合乎逻辑的结论是string 实际上可以被定义为如上所述的struct，并且没有特别好的论据反对这种选择。

但是，有 个原因表明，将 string 制作成 class 比制作 struct 更好，这不仅仅是纯粹的智力。以下是我能想到的几个：

为了防止拳击

如果string 是一个值类型，那么每次你将它传递给某个期望object 的方法时，它都必须被装箱，这将创建一个新的object，这会使堆膨胀并导致毫无意义气相色谱压力。由于字符串基本上无处不在，让它们一直导致装箱将是一个大问题。

用于直观的相等比较

是的，string 可以覆盖 Equals，无论它是引用类型还是值类型。但是如果它是一个值类型，那么ReferenceEquals("a", "a") 会返回false！这是因为两个参数都会被装箱，而装箱的参数从不有相同的引用（据我所知）。

因此，即使您确实可以定义一个值类型，使其就像一个引用类型，通过让它包含一个引用类型字段，但它仍然不是完全 一样。因此，我认为这是 string 是引用类型的更完整原因：您可以将其设为值类型，但这只会给它带来不必要的弱点。

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原答案

这是一个引用类型，因为只有对它的引用会被传递。

如果它是一个值类型，那么每次你将一个字符串从一个方法传递到另一个方法时，整个字符串都会被复制*。

因为它是一个引用类型，而不是像“Hello world!”这样的字符串值被传递——“世界你好！”顺便说一下，它是 12 个字符，这意味着它需要（至少）24 个字节的存储空间——只有对这些字符串的 references 被传递。传递引用比传递字符串中的每个字符要便宜得多。

而且，它真的不是一个普通的原始数据类型。谁告诉你的？

_{*实际上，这并不完全正确。如果字符串内部包含一个char[] 数组，那么只要数组类型是引用类型，字符串的内容实际上不会按值传递——只有对数组的引用将会。不过，我仍然认为这基本上是正确的答案。}

Answer 3

String 是引用类型，而不是值类型。在很多情况下，您知道字符串的长度和字符串的内容，在这种情况下，很容易为字符串分配内存。但是考虑一下这样的事情。

string s = Console.ReadLine();

在编译时不可能知道“s”的分配细节吗？用户输入值，所有输入的字符串/行都存储在 s.因此，字符串存储在堆上，以便重新分配内存以适应字符串 s 的内容。并且对该字符串的引用存储在堆栈中。

要了解更多信息，请阅读：petzold 的 .net zero

阅读：通过 C# 从 CLR 收集垃圾，了解堆栈上的分配详细信息。

编辑：Console.WriteLine();到 Console.ReadLine();