c# - 字符串如何在堆中分配内存？

Question

我在创建 String 类的对象时对内存分配感到困惑。我创建了一个示例应用程序，演示在声明字符串对象时分配了多少内存。然后我尝试增加字符串的长度以查看堆中总消耗内存的差异。

我的测试代码在这里

static void Main(string[] args)
{
    long l1 = GC.GetTotalMemory(false);
    long l2 = 0;

    Console.WriteLine(l1.ToString());

    myFunc();

    l2 = GC.GetTotalMemory(false);
    Console.WriteLine(l2.ToString());
    Console.WriteLine(String.Format("Difference : {0}", (l2-l1)));
    Console.ReadKey();
}

private static void myFunc()
{
    String str = new String('a', 1);
}

当我执行这段代码时输出是:

775596 //Memory at startup
816556 //After executing function
Difference : 40960

对于长度为 0 到 2727 的字符串，上面的输出是相同的。例如，即使我创建了长度为 2727 的字符串对象，输出也与上面相同。

String str = new String('a', 2727);

但是，当我将值再增加一个并为 2728 创建一个字符串时，输出会有所不同。

775596 //Memory at startup
822780 //After executing function
Difference : 47184

我也在 VB.Net 控制台应用程序中尝试过。在 VB.Net 中，0 到 797 长度的字符串输出相同。但是，当我将该值增加到 798 时，它会发生变化。

我不知道它是如何根据字符串的长度分配内存的？

字符数组(字符串)表示它有 2727 个项目，共 97 个字节(对于字符“a”)。我认为它将值乘以字符字节。我知道字符类型的长度固定为 256 字节。但是，我只是想知道为什么会这样？所以，我也尝试过将字符从“a”更改为“z”。但是，结果和预期的一样。

任何人都可以清楚地描述当声明任何字符串或其他类对象时如何分配内存吗？

Answer 1

我看到的唯一问题是您的研究方法。

int[] lengths = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 };
string[] strs = new string[lengths.Length];
long[] deltaMemory = new long[lengths.Length];

// We preload the functions we will use
var str0 = new string('A', 1);
var length0 = str0.Length;
long totalMemory0 = GC.GetTotalMemory(true);
long lastTotalMemory = totalMemory0;

for (int i = 0; i < lengths.Length; i++)
{
    strs[i] = new string((char)('A' + i), lengths[i]);
    long totalMemory = GC.GetTotalMemory(true);
    deltaMemory[i] = totalMemory - lastTotalMemory - lengths[i] * 2;
    lastTotalMemory = totalMemory;
}

Console.WriteLine("IntPtr.Size: {0}", IntPtr.Size);
for (int i = 0; i < lengths.Length; i++)
{
    Console.WriteLine("For size: {0}, extra memory: {1}", strs[i].Length, deltaMemory[i]);
}

你必须记住各种事情:

• 不要以您正在测量的方式以外的任何方式分配内存

• 请记住，第一次调用方法时必须对其进行 JITted。我会说这个操作吃内存。预先调用一次您将使用的所有方法

• .NET 中的 String 是 UTF-16，所以每个字符 2 两个字节 (lengthts[i] * 2)

  <

• 肯定有一些舍入，因为内存是按固定 block 分配的，大小与 IntPtr 的大小有关(因此取决于您是在 32 位还是 64 位上工作)

结果:

IntPtr.Size: 8
For size: 1, extra memory: 30
For size: 2, extra memory: 28
For size: 3, extra memory: 26
For size: 4, extra memory: 32
For size: 5, extra memory: 30
For size: 6, extra memory: 28
For size: 7, extra memory: 26
For size: 8, extra memory: 32
For size: 9, extra memory: 30
For size: 10, extra memory: 28
For size: 11, extra memory: 26
For size: 12, extra memory: 32
For size: 13, extra memory: 30
For size: 14, extra memory: 28
For size: 15, extra memory: 26
For size: 16, extra memory: 32
For size: 17, extra memory: 30
For size: 18, extra memory: 28
For size: 19, extra memory: 26
For size: 20, extra memory: 32
For size: 21, extra memory: 30
For size: 22, extra memory: 28
For size: 23, extra memory: 26
For size: 24, extra memory: 32
For size: 25, extra memory: 30
For size: 26, extra memory: 28
For size: 27, extra memory: 26
For size: 28, extra memory: 32
For size: 29, extra memory: 30
For size: 30, extra memory: 28
For size: 31, extra memory: 26
For size: 32, extra memory: 32
For size: 64, extra memory: 32
For size: 128, extra memory: 32
For size: 256, extra memory: 32
For size: 512, extra memory: 32
For size: 1024, extra memory: 32
For size: 2048, extra memory: 32
For size: 4096, extra memory: 32

因此每个字符串(64 位)分配了额外的 26-32 字节。嗯...我看到 Skeet 甚至写了一篇关于内存分配的博客文章:http://codeblog.jonskeet.uk/2011/04/05/of-memory-and-strings/