رشته، مجموعه‌ای از کاراکترهاست که پشت سرهم، در مکانی از حافظه قرار گرفته‌اند. هر کاراکتر حاوی یک شماره سریال در جدول یونیکد هست. به طور پیش فرض دات نت برای هر کاراکتر (نوع داده char) شانزده بیت در نظر گرفته است که برای 65536 کاراکتر کافی است.
برای نگهداری از رشته‌ها و انجام عملیات بر روی آنها در دات نت از نوع system.string استفاده میکنیم:
string greeting = "Hello, C#";
که در این حالت مجموعه‌ای از کاراکترها را ایجاد خواهد کرد:
اتفاقاتی که در داخل کلاس string رخ میدهد بسیار ساده است و ما را از تعریف []char بی‌نیاز میکند تا مجبور نشویم خانه‌های آرایه را به ترتیب پر کنیم. از معایب استفاده از آرایه char میتوان موارد زیر را برشمارد:
- خانه‌های آن یک ضرب پر نمیشوند بلکه به ترتیب، خانه به خانه پر میشوند.
- قبل از انتساب متن باید باید از طول متن مطمئن شویم تا بتوانیم تعداد خانه‌ها را بر اساس آن ایجاد کنیم.
- همه عملیات آرایه‌ها از پر کردن ابتدای کار گرفته تا هر عملی، نیاز است به صورت دستی صورت بگیرد و تعداد خطوط کد برای هر کاری هم بالا می‌رود.
البته استفاده از string هم راه حل نهایی برای کار با متون نیست. در انتهای این مطلب مورد دیگری را نیز بررسی خواهیم کرد. از ویژگی دیگر رشته‌ها این است که آنها شباهت زیادی به آرایه‌ای از کاراکترها دارند؛ ولی اصلا شبیه آنها نیستند و نمی‌توانید به صورت یک آرایه آنها را مقداردهی کنید. البته کلاس string امکاناتی را با استفاده از indexer [] مهیا کرده است که میتوانید بر اساس اندیس‌ها به کاراکترها به صورت جداگانه دسترسی داشته باشید ولی نمی‌توانید آنها را مقدار دهی کنید. این اندیس‌ها از 0 تا طول آن length-1 ادامه دارند.
string str = "abcde"; char ch = str[1]; // ch == 'b' str[1] = 'a'; // Compilation error! ch = str[50]; // IndexOutOfRangeException
string a="Hello \"C#\""; string b="Hello \r\n C#"; //مساوی با اینتر string c="C:\\a.jpg"; //چاپ خود علامت \ -مسیردهی
string c=@"C:\a.jpg";// == "C:\\a.jpg"
مقداردهی رشته‌ها و پایدار (تغییر ناپذیر) بودن آنها Immutable
رشته‌ها ساختاری پایدار هستند؛ به این معنی که به صورت reference مقداردهی میشوند. موقعی که شما مقداری را به یک رشته انتساب می‌دهید، مقدار متغیر در String pool یا لینک در Heap ذخیره میشوند و اگر همین متغیر را به یک متغیر دیگر انتساب دهیم، متغیر جدید مقدار آن را دیگر در حافظه پویا (داینامیک) Heap به عنوان مقدار جدید ذخیره نخواهد کرد؛ بلکه تنها یک pointer خواهد بود که به آدرس حافظه متغیر اولی اشاره میکند. به مثال زیر دقت کنید. متغیر source مقدار some source را ذخیره میکند و بعد همین متغیر، به متغیر assigned انتساب داده میشود؛ ولی مقداری جابجا نمی‌شود. بلکه متغیر assign به آدرسی در حافظه اشاره میکند که متغیر source اشاره میکند. هرگاه که در یکی از متغیرها، تغییری رخ دهد، همان متغیری که تغییر کرده است، به آدرس جدید با محتوای تغییر داده شده اشاره میکند.
string source = "Some source"; string assigned = source;
این ویژگی نوع reference فقط برای ساختارهای Immutable به معنی پایدار رخ میدهد و نه برای ساختارهای ناپایدار (تغییر پذیر) mutable؛ به این خاطر که آنها مقادیرشان را مستقیما تغییر میدهند و اشاره‌ای در حافظه صورت نمی‌گیرد.
string hel = "Hel"; string hello = "Hello"; string copy = hel + "lo";
.png)
string hello = "Hello"; string same = "Hello";
برای اطلاعات بیشتر در این زمینه این لینک را مطالعه نمایید.
مقایسه رشته‌ها
برای مقایسه دو رشته میتوان از علامت == یا از متد Equals استفاده نماییم. در این حالت به خاطر اینکه کد حروف کوچک و بزرگ متفاوت است، مقایسه حروف هم متفاوت خواهد بود. برای اینکه حروف کوچک و بزرگ تاثیری بر مقایسه ما نگذارند و #c را با #C برابر بدانند باید از متد Equals به شکل زیر استفاده کنیم:
Console.WriteLine(word1.Equals(word2,
StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)); string score = "sCore"; string scary = "scary"; Console.WriteLine(score.CompareTo(scary)); Console.WriteLine(scary.CompareTo(score)); Console.WriteLine(scary.CompareTo(scary)); // Console output: // 1 // -1 // 0
اینبار هم برای اینکه حروف کوچک و بزرگ، دخالتی در کار نداشته باشند، میتوانید از داده شمارشی StringComparison در متد ایستای (string.Compare(s1,s2,StringComparison استفاده نمایید؛ یا از نوع داده‌ای boolean برای تعیین نوع مقایسه استفاده کنید.
string alpha = "alpha";
string score1 = "sCorE";
string score2 = "score";
Console.WriteLine(string.Compare(alpha, score1, false));
Console.WriteLine(string.Compare(score1, score2, false));
Console.WriteLine(string.Compare(score1, score2, true));
Console.WriteLine(string.Compare(score1, score2,
StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase));
// Console output:
// -1
// 1
// 0
// 0 نکته : برای مقایسه برابری دو رشته از متد Equals یا == استفاده کنید و فقط برای تعیین کوچک یا بزرگ بودن از compareها استفاده نمایید. دلیل آن هم این است که برای مقایسه از فرهنگ culture فعلی سیستم استفاده میشود و نظم جدول یونیکد را رعایت نمی‌کنند و ممکن است بعضی رشته‌های نابرابر با یکدیگر برابر باشند. برای مثال در زبان آلمانی دو رشته "SS" و "ß " با یکدیگر برابر هستند.
عبارات با قاعده Regular Expression
این عبارات الگوهایی هستند که قرار است عبارات مشابه الگویی را در رشته‌ها پیدا کنند. برای مثال الگوی +[A-Z0-9] مشخص میکند که رشته مورد نظر نباید خالی باشد و حداقل با یکی از حروف بزرگ یا اعداد پرشده باشد. این الگوها میتوانند برای واکشی داده‌ها یا قالب‌های خاص در رشته‌ها به کار بروند. برای مثال شماره تماس‌ها ، پست الکترونیکی و ...
در اینجا میتواند نحوه‌ی الگوسازی را بیاموزید. کد زیر بر اساس یک الگو، شماره تماس‌های مورد نظر را یافته و البته با فیلتر گذاری آنها را نمایش میدهد:
string doc = "Smith's number: 0898880022\nFranky can be " +
"found at 0888445566.\nSteven's mobile number: 0887654321";
string replacedDoc = Regex.Replace(
doc, "(08)[0-9]{8}", "$1********");
Console.WriteLine(replacedDoc);
// Console output:
// Smith's number: 08********
// Franky can be found at 08********.
// Steven' mobile number: 08******** اتصال رشته‌ها در Loop
برای اتصال رشته‌ها ما از علامت + یا متد ایستای string.concat استفاده میکنیم ولی استفاده‌ی از آن در داخل یک حلقه باعث کاهش کارآیی برنامه خواهد شد. برای همین بیایید ببینم در حین اتتقال رشته‌ها در حافظه چه اتفاقی رخ میدهد. ما در اینجا دو رشته str1 و str2 داریم که عبارات "super" و "star" را نگه داری می‌کنند و در واقع دو متغیر هستند که به حافظه‌ی پویای Heap اشاره می‌کنند. اگر این دو را با هم جمع کنیم و نتیجه را در متغیر result قرار دهیم، سه متغیر میشوند که هر کدام به حافظه‌ای جداگانه در heap اشاره می‌کنند. در واقع برای این اتصال، قسمت جدیدی از حافظه تخصصیص داده شده و مقدار جدید در آن نشسته‌است. در این حالت یک متغیر جدید ساخته شد که به آدرس آن اشاره میکند. کل این فرآیند یک فرآیند کاملا زمانبر است که با تکرار این عمل موجب از دست دادن کارآیی برنامه میشود؛ به خصوص اگر در یک حلقه این کار صورت بگیرد.
سیستم دات نت همانطور که میدانید شامل GC یا سیستم خودکار پاکسازی حافظه است که برنامه نویس را از dispose کردن بسیاری از اشیاء بی نیاز میکند. موقعی‌که متغیری به قسمتی از حافظه اشاره میکند که دیگر بلا استفاده است، سیستم GC به صورت خودکار آنها را پاکسازی میکند که این عمل زمان بر هم خودش موجب کاهش کارآیی میشود. همچنین انتقال رشته‌ها از یک مکان حافظه به مکانی دیگر، باز خودش یک فرآیند زمانبر است؛ به خصوص اگر رشته مورد نظر طولانی هم باشد.
مثال عملی: در تکه کد زیر قصد داریم اعداد 1 تا 20000 را در یک رشته الحاق کنیم:
DateTime dt = DateTime.Now;
string s = "";
for (int index = 1; index <= 20000; index++)
{
s += index.ToString();
}
Console.WriteLine(s);
Console.WriteLine(dt);
Console.WriteLine(DateTime.Now);
Console.ReadKey(); عملیاتی که در حافظه صورت میگیرد این چند گام را طی میکند:
- قسمتی از حافظه به طور موقت برای این دور جدید حلقه، گرفته میشود که به آن بافر میگوییم.
- رشته قبلی به بافر انتقال میابد که بسته به مقدار آن زمان بر و کند است؛ 5 کیلو یا 5 مگابایت یا 50 مگابایت و ...
- شماره تولید شده جدید به بافر چسبانده میشود.
- بافر به یک رشته تبدیل میشود وجایی برای خود در حافظه Heap میگیرد.
- حافظه رشته قدیمی و بافر دیگر بلا استفاده شده‌اند و توسط GC پاکسازی میشوند که ممکن است عملیاتی زمان بر باشد.
String Builder
این کلاس ناپایدار و تغییر پذیر است. به کد و شکل زیر دقت کنید:
string declared = "Intern pool";
string built = new StringBuilder("Intern pool").ToString(); 
این کلاس دیگر مشکل الحاق رشته‌ها یا دیگر عملیات پردازشی را ندارد. بیایید مثال قبل را برای این کلاس هم بررسی نماییم:
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.Append("Numbers: ");
DateTime dt = DateTime.Now;
for (int index = 1; index <= 200000; index++)
{
sb.Append(index);
}
Console.WriteLine(sb.ToString());
Console.WriteLine(dt);
Console.WriteLine(DateTime.Now);
Console.ReadKey(); حال این سوال پیش می‌آید مگر کلاس stringbuilder چه میکند که زمان پردازش آن قدر کوتاه است؟
همانطور که گفتیم این کلاس mutable یا تغییر پذیر است و برای انجام عملیات‌های ویرایشی نیازی به ایجاد شیء جدید در حافظه ندارد؛ در نتیجه باعث کاهش انتقال غیرضروری داده‌ها برای عملیات پایه‌ای چون الحاق رشته‌ها میگردد.
stringbuilder شامل یک بافر با ظرفیتی مشخص است (به طور پیش فرض 16 کاراکتر). این کلاس آرایه‌هایی از کاراکترها را پیاده سازی میکند که برای عملیات و پردازش‌هایش از یک رابط کاربرپسند برای برنامه نویسان استفاده میکند. اگر تعداد کاراکترها کمتر از 16 باشد مثلا 5 ، فقط 5 خانه آرایه استفاده میشود و مابقی خانه‌ها خالی میماند و با اضافه شدن یک کاراکتر جدید، دیگر شیء جدیدی در حافظه درست نمی‌شود؛ بلکه در خانه ششم قرار میگیرد و اگر تعداد کاراکترهایی که اضافه میشوند باعث شود از 16 کاراکتر رد شود، مقدار خانه‌ها دو برابر میشوند؛ هر چند این عملیات دو برابر شدن resizing عملیاتی کند است ولی این اتفاق به ندرت رخ میدهد.
کد زیر یک آرایه 15 کاراکتری ایجاد میکند و عبارت #Hello C را در آن قرار میدهد.
StringBuilder sb = new StringBuilder(15);
sb.Append("Hello, C#!"); .png)
در شکل بالا خانه هایی خالی مانده است Unused و جا برای کاراکترهای جدید به اندازه خانه‌های unused هست و اگر بیشتر شود همانطور که گفتیم تعداد خانه‌ها 2 برابر میشوند که در اینجا میشود 30.
استفاده از متد ایستای string.Format
از این متد برای نوشتن یک متن به صورت قالب و سپس جایگزینی مقادیر استفاده میشود:
DateTime date = DateTime.Now;
string name = "David Scott";
string task = "Introduction to C# book";
string location = "his office";
string formattedText = String.Format(
"Today is {0:MM/dd/yyyy} and {1} is working on {2} in {3}.",
date, name, task, location);
Console.WriteLine(formattedText); از ()ToString. هم میتوان برای فرمت بندی خروجی استفاده کرد؛ مثل همین عبارت MM/dd/yyyy در خروجی نوع داده تاریخ و زمان.
