Большое количество задач (если не большинство) при разработке программного обеспечения так или иначе связано с обработкой строк будь то простой вывод в консоль определенных значений, сравнение строк или парсинг текста web-страниц. Даже при первом знакомстве с языком программирования, первое, что мы делаем — это используем строки («Hello world» и т.д.). Именно поэтому умение работы со строками в C#, как и в любом другом языке программирования, является одним из необходимых и важных навыков программиста. В этой и нескольких последующих статьях мы рассмотрим основные возможности работы со строками в C#.

Строка в C#

Строки в C# относятся к неизменяемым типам данных и представляют собой объекты класса System.String. Объекты этого класса представляют текст в виде последовательности символов Unicode. При необходимости, никто не мешает нам изменять кодировку символов в строке C# и об этом мы тоже поговорим.

Для тех, кто уже имел дело с другими языками программирования, не лишним будет знать, что в конце строки C# нет нуль-символов. Поэтому в C# мы можем создавать строки, которые содержат любое количество внедренных нуль-символов (\0). При этом, максимальный размер объекта String в памяти составляет 2 Гб.

Создание строк в C#

Объявление и создание строк в C# можно осуществить несколькими способами. Рассмотрим основные из них.

string str1; //объявили переменную типа string
str1 = "Привет";//присвоили строке значение
//объявили и создали строку из двух символов 'a'
string str2 = new String('a', 2);
//объявили и создали строку из массива символов
char[] letters = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o' };
string helloString = new string(letters);
//объявили и создали пустую строку
string emptyStr = string.Empty;

В любом из представленных выше примеров мы создаем строку, при этом, в последнем случае, мы создаем пустую строку без символов. Так как строки относятся к ссылочным типам данных, то никто нам не запрещает присвоить строке значение null

string nullStr = null;

хотя, разработчики C# и предупреждают нас о том, что использование string.Empty вместо null предпочтительнее и  снижает вероятность получения исключения типа NullReferenceException.

Строки с регулярными и буквальными литералами

Отдельное внимание при создании строк также стоит уделить такому моменту, как создание строк, содержащих какие-либо служебные символы. Например, если вам необходимо присвоить строке значение, указывающее на путь к файлу: c:\Program Files\dotnet\dotnet.exe. Если вы попробуете присвоить строке это значение как есть, то ваша программа даже не будет скомпилирована, так как Visual Studio укажет вам на ошибку:

Все дело в том, что символ обратной косой черты \ используется в строках для указания так называемых escape-последовательностей и для того, чтобы создать строку, содержащую символ  \ нам необходимо либо регулярный строковый литерал, либо буквальный литерал, как показано ниже:

//использование регулярного литерала
string path = "c:\\Program Files\\dotnet\\dotnet.exe";
//использование буквального литерала
string path2 = @"c:\Program Files\dotnet\dotnet.exe";

Использование регулярного литерала позволяет нам использовать различные escape-последовательности в строках. В таблице ниже представлены основные escape-последовательности в C#:

Например, используя escape-последовательности, мы можем вывести в консоль таблицу:

//выводим в консоль таблицу 3х3
Console.WriteLine("Номер\tЗначение\tОписание");
Console.WriteLine("1\t0,1\t\tописание 1");
Console.WriteLine("2\t0,2\t\tописание 2");
Console.WriteLine("3\t0,3\t\tописание 3");

В итоге, в консоли мы увидим вот такую красивую табличку:

Что касается использования буквального литерала в строках, то его удобно использовать для того, чтобы сделать строки, содержащие какие-либо служебные символы, более читабельными. Согласитесь, что такая строка:

string path2 = @"c:\Program Files\dotnet\dotnet.exe";

выглядит более читабельной, чем вот такая:

string path = "c:\\Program Files\\dotnet\\dotnet.exe";

Более того, так как буквальный литерал позволяет сохранять все символы в строке как есть, то, используя его, мы можем использовать в наших строках переносы, кавычки и прочие символы как есть, например:

//использование буквального литерала
            string str = @"Эта строка содержит символ \ , а также одинарные кавычки 'текст в кавычках' 
                           и переносы строки
                           ";

В результате, в консоли мы увидим следующий текст:

Неизменяемость строк в C#

Как уже упоминалось выше, строки в C# относятся к неизменяемым типам данных. Что это значит для нас? А это значит, что при каждом присвоении значения переменной типа string система вначале освобождает память, занятую строкой, а затем выделяет по новой и только потом записывает новое значение. С одной стороны, подобный подход выглядит нерациональным — лишние освобождения и выделения памяти, но, с другой стороны, таким образом разработчики C# обеспечили максимальную безопасность работы со строками и, надо сказать, сделали это достаточно элегантно и понятно. Например,

string str4; //объявили переменную
str4 = "hello"; //выделили память под 5 символов и присвоили значение переменной
str4 = "hello world";//освободили память, по новой выделили память уже под 11 символов и присвоили новое значение

Также стоит отметить, что когда содержимое двух строк, например, s1 и s2 объединяется для формирования строки, то две исходные строки не изменяются. Например:

string s1 = "Hello ";
string s2 = "world";

s1 += s2;
Console.WriteLine(s1);

В примере выше оператор += создает новую строку, которая содержит объединенное содержимое двух строк. Этот новый объект присваивается переменной s1, а исходный объект, который был присвоен s1, освобождается для сборки мусора, так как ни одна переменная не ссылается на него.

Если вы создадите ссылку на строку, а затем «измените» исходную строку, ссылка будет по-прежнему указывать на исходный объект, а не на новый, который был создан при изменении строки. Пример:

string s1 = "Hello ";
string s2 = s1;
s1 += "World";
Console.WriteLine(s2);

В представленном примере может показаться, что в итоге, в консоли будет строка "Hello world", однако, на самом деле в консоли мы увидим только "Hello "так как строка s2 остается неизменной.

Итого

Сегодня мы узнали как создавать строки в C#, как использовать различные escape-последовательности в строках, а также использовать буквальный литерал для повышения читабельности строк в C#. Также рассмотрели некоторые моменты, касающиеся неизменности строк в C# и как эта неизменность проявляется.