C#字符串拼接的6种方式及其性能分析对比

前言

在C#编程中字符串拼接是一种常见且基础的操作，广泛应用于各种场景，如动态生成SQL查询、构建日志信息、格式化用户显示内容等。然而，不同的字符串拼接方式在性能和内存使用上可能存在显著差异。今天咱们一起来看看在C#中字符串拼接的常见6种方式及其使用BenchmarkDotNet进行性能分析对比。

BenchmarkDotNet

BenchmarkDotNet是一个基于.NET开源、功能全面、易于使用的性能基准测试框架，它为.NET开发者提供了强大的性能评估和优化能力。通过自动化测试、多平台支持、高级统计分析和自定义配置等特性，BenchmarkDotNet帮助开发者更好地理解和优化软件系统的性能表现。

• 使用教程详细介绍：https://mp.weixin.qq.com/s/6mpHS1OVuIlBgdU71OIIOw

拼接基础数据

        private const int IterationCount = 1000;
        private const string StringPart1 = "追逐时光者";
        private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
        private const string StringPart3 = "DotNetGuide技术社区";
        private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐时光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技术社区" };

+操作符

        /// <summary>
        /// 使用 + 操作符拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string PlusOperator()
        {
            string result = StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
            return result;
        }

$内插字符串

        /// <summary>
        /// 使用 $ 内插字符串拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string InterpolatedString()
        {
            string result = $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
            return result;
        }

String.Format

        /// <summary>
        /// 使用string.Format()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringFormat()
        {
            string result = string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            return result;
        }

String.Concat

        /// <summary>
        /// 使用string.Concat()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringConcat()
        {
            string result = string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
            return result;
        }

String.Join

        /// <summary>
        /// 使用string.Join()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringJoin()
        {
            string result = string.Join(" ", _stringPartsArray);
            return result;
        }

StringBuilder

Append拼接字符串

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder.Append拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilderAppend()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append(StringPart1);
            stringBuilder.Append(" ");
            stringBuilder.Append(StringPart2);
            stringBuilder.Append(" ");
            stringBuilder.Append(StringPart3);
            return stringBuilder.ToString();
        }

AppendFormat拼接字符串

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder.AppendFormat拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilderAppendFormat()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.AppendFormat("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            return stringBuilder.ToString();
        }

性能基准对比测试完整代码

咱们分别以少量字符串拼接和大量字符串拼接为例，进行性能基准对比测试：

说明：

• Mean: 所有测量值的算术平均值。
• Error: 99.9% 置信区间的一半。
• StdDev: 所有测量值的标准差。
• Gen0: 第 0 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
• Gen1: 第 1 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
• Gen2: 第 2 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
• Allocated: 每次操作分配的内存（仅托管内存，包含所有内容，1KB = 1024B）。
• 1 ms: 1 毫秒（0.001 秒）。

少量字符串拼接

   using BenchmarkDotNet.Attributes;
using System.Text;

namespace BenchmarkDotNetExercise
{
    [MemoryDiagnoser]//记录内存分配情况
    public class StringConcatenationBenchmark
    {
        private const int IterationCount = 1000;
        private const string StringPart1 = "追逐时光者";
        private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
        private const string StringPart3 = "DotNetGuide技术社区";
        private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐时光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技术社区" };

        #region 少量字符串拼接

        /// <summary>
        /// 使用 + 操作符拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string PlusOperator()
        {
            string result = StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用 $ 内插字符串拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string InterpolatedString()
        {
            string result = $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Format()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringFormat()
        {
            string result = string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Concat()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringConcat()
        {
            string result = string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用string.Join()拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringJoin()
        {
            string result = string.Join(" ", _stringPartsArray);
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder.Append拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilderAppend()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append(StringPart1);
            stringBuilder.Append(" ");
            stringBuilder.Append(StringPart2);
            stringBuilder.Append(" ");
            stringBuilder.Append(StringPart3);
            return stringBuilder.ToString();
        }

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder.AppendFormat拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string StringBuilderAppendFormat()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.AppendFormat("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
            return stringBuilder.ToString();
        }

        #endregion
    }
}

大量字符串拼接

   using BenchmarkDotNet.Attributes;
using System.Text;

namespace BenchmarkDotNetExercise
{
    [MemoryDiagnoser]//记录内存分配情况
    public class StringConcatenationBenchmark
    {
        private const int IterationCount = 1000;
        private const string StringPart1 = "追逐时光者";
        private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
        private const string StringPart3 = "DotNetGuide技术社区";
        private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐时光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技术社区" };

        #region 大量字符串拼接

        /// <summary>
        /// 使用 + 操作符拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string BigDataPlusOperator()
        {
            string result = string.Empty;
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                result += StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
            }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 使用StringBuilder.Append拼接字符串
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [Benchmark]
        public string BigDataStringBuilderAppend()
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
            {
                stringBuilder.Append(StringPart1);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart2);
                stringBuilder.Append(" ");
                stringBuilder.Append(StringPart3);
            }
            return stringBuilder.ToString();
        }

        #endregion
    }
}