10.3 Die Klasse »StringBuilder«
 
Objekte der Klasse String sind unveränderlich, d. h., dass bei jeder String-Operation neuer Speicher allokiert wird, in den das geänderte String-Objekt geschrieben wird. Das ist sogar unabhängig davon, ob sich die Länge der Zeichenkette ändert. Führen Sie viele manipulierende Operationen aus, hat das Einbußen der Systemleistung zur Konsequenz.
Um sich einen Eindruck zu machen, wie sehr die Effizienz bei vielen String-Operationen beeinträchtigt wird, lassen wir in einer Schleife 50000 Änderungen an einer Zeichenfolge vornehmen. Folgerichtig müssen auch ebenso viele neue Objekte erzeugt und, bis auf das letzte, freigegeben werden.
| string str = "";
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| for(int i = 0; i < 50000; i++)
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| str += "x";
|
Probieren Sie das Codefragment ruhig einmal aus! Auch auf einem gut ausgestatteten Rechner werden die Operationen eine längere Zeitspanne beanspruchen, bis das Ergebnis vorliegt.
Einen Ausweg aus diesem Dilemma bietet die Klasse StringBuilder, die zum Namespace System.Text gehört. StringBuilder-Objekte sind dynamisch. Sie können verändert werden, ohne dass damit zwangsläufig eine Neuallokierung von Speicher erforderlich wird.
Natürlich interessiert uns auch der Performancegewinn. Daher schreiben wir das Codefragment von oben so um, dass anstelle des Typs String die Klasse StringBuilder eingesetzt wird.
| StringBuilder str = new StringBuilder();
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| for(int i = 0; i < 50000; i++)
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| str = str.Append("x");
|
Der Leistungsgewinn ist deutlich zu erkennen und beweist, welchem Typ der Vorzug gegeben werden sollte: eindeutig dem StringBuilder.
10.3.1 Die Kapazität eines »StringBuilder«-Objekts
Sie müssen zwei Begriffe sorgfältig trennen, wenn Sie die Arbeitsweise dieses Objekttyps verstehen wollen: die Kapazität und die Länge der beschriebenen Zeichenfolge. Die Kapazität beschreibt die maximale Anzahl der Zeichen, die ein StringBuilder-Objekt enthalten kann. Die Kapazität kann also größer sein als die Länge der Zeichenfolge, aber nicht umgekehrt.
Nehmen wir dazu ein Beispiel. Wir erzeugen mit einem der Konstruktoren ein StringBuilder-Objekt und weisen ihm die Zeichenfolge »Visual C#« zu:
| using System.Text;
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| ...
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| StringBuilder strB = new StringBuilder("Visual C#");
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Die Zeichenfolge ist neun Zeichen lang. Da wir keine explizite Aussage über die Kapazität getroffen haben, wird ein Objekt von der Größe der Standardkapazität erzeugt – und die beträgt 16 Zeichen. Weisen Sie dem StringBuilder-Objekt eine Zeichenkette zu, die mehr als 16 Zeichen, jedoch weniger als 33 Zeichen umfasst, wird die Kapazität auf 32 Zeichen festgelegt. Beträgt die Länge des Strings mehr als 32 Zeichen, jedoch weniger als 65, verdoppelt sich die Kapazität von 32 auf 64 Zeichen usw.
Werden Methoden auf dieses Objekt angewendet, die zur Folge haben, dass die Kapazitätsgrenze nicht überschritten wird, wird kein neuer Speicher allokiert. Die Änderungen laufen innerhalb der alten Speicherressourcen ab. Sollten bei einer Änderung jedoch die Kapazitätsgrenzen überschritten werden, wird die Kapazität des StringBuilder-Objekts automatisch vergrößert.
10.3.2 Die Konstruktoren der Klasse »StringBuilder«
Vornehmlich geht es bei den Konstruktoren darum, dem StringBuilder-Objekt eine Initialisierungszeichenfolge zuzuweisen und die Anfangskapazität festzulegen.
| public StringBuilder();
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| public StringBuilder(int);
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| public StringBuilder(string);
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| public StringBuilder(string, int);
|
Bei der Festlegung der Kapazität im Parameter vom Typ int müssen Sie sich nicht an die Sprünge 16, 32, 64, 128 usw. halten, die das StringBuilder-Objekt im Bedarfsfall automatisch durchführt. Theoretisch kann eine Zeichenfolge die Größe von 231
–1 Zeichen aufnehmen. Um diesem nahezu endlosen Spiel einen Riegel vorzuschieben, bietet sich ein weiterer Konstruktor an, mit dem Sie die maximale Kapazitätsgrenze festlegen können:
| public StringBuilder(int, int);
|
Der erste Parameter erwartet die Startkapazität, der zweite die zulässige Maximalgröße. Wird diese zur Laufzeit überschritten, wird die Ausnahme ArgumentOutOfRangeException ausgelöst.
10.3.3 Die Eigenschaften der Klasse »StringBuilder«
Die Liste der Eigenschaften umfasst nur insgesamt vier Mitglieder. Mit Capacity können Sie die aktuelle Kapazität abfragen oder neu festlegen. Zu verwechseln ist Capacity nicht mit der Eigenschaft Length, die, wie schon von der Klasse String her bekannt, die Anzahl der Zeichen der vom Objekt repräsentierten Zeichenfolge wiedergibt. MaxCapacity beschreibt die maximale Kapazität. Diese Eigenschaft ist schreibgeschützt und kann daher nur gelesen werden. Nur über die Konstruktoren sind Sie in der Lage, Einfluss darauf auszuüben. Wird MaxCapacity nicht festgelegt, gibt diese Eigenschaft die theoretische Maximalkapazität von 231
–1 zurück.
Die vierte und letzte Eigenschaft lautet Chars und ist gleichzeitig der Indexer der StringBuilder-Klasse:
| public char this[int] {get; set;}
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Chars liefert ein Zeichen aus der gegebenen Zeichenfolge zurück, dessen Index übergeben wird. Um sich aus der Zeichenfolge
| StringBuilder strB = new StringBuilder("Freitagabend");
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den fünften Buchstaben zurückgeben zu lassen, lautet die Anweisung:
Tabelle 10.6 Die Eigenschaften der Klasse »StringBuilder«
| Eigenschaft
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Methode
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| Capacity
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Liefert oder setzt die Kapazität des StringBuilder-Objekts.
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| Chars
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Liefert das Zeichen einer genau spezifizierten Position aus der Zeichenfolge. Diese Eigenschaft ist der Indexer der Klasse.
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| Length
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Liefert die Länge der Zeichenfolge.
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| MaxCapacity
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Liefert die Maximalkapazität des StringBuilder-Objekts.
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10.3.4 Die Methoden der Klasse »StringBuilder«
Wenn Sie sich zum ersten Mal die Liste der Methoden anschauen, werden Sie erstaunt sein, dass entgegen aller Erwartungen nur kaum mehr als eine Hand voll Operationen angeboten wird. Diese wollen wir uns nun ansehen.
Tabelle 10.7 Methoden der Klasse »StringBuilder«
| Methode
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Eigenschaft
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| Append
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Hängt einer bestehenden StringBuilder-Instanz eine Zeichenfolge an.
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| AppendFormat
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Fügt der StringBuilder-Instanz eine Zeichenfolge mit Formatangaben an. Nähere Informationen zur Formatierung erfahren Sie im Abschnitt 10.6.
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| AppendLine
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Eine Zeile hinzufügen.
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| CopyTo
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Kopiert einen Teil des Objekts in ein char-Array.
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| EnsureCapacity
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Stellt sicher, dass die Kapazität des StringBuilder-Objekts mindestens so groß wie angegeben ist.
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| Insert
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Fügt an einer spezifizierten Position eine Zeichenfolge ein.
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| Remove
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Löscht aus einer Zeichenfolge ab einer bestimmten Position eine Zeichensequenz.
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| Replace
|
Ersetzt in der gesamten Zeichenfolge ein Zeichen durch ein anderes.
|
Zuweisung einer Zeichenkette an ein »StringBuilder«-Objekt
Soll einem StringBuilder-Objekt eine Zeichenfolge zugewiesen werden, kommt die Methode Append zum Einsatz, der aufgrund der vielen Überladungen praktisch jeder Datentyp übergeben werden kann:
| public StringBuilder Append(string);
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| public StringBuilder Append(int);
|
| public StringBuilder Append(byte);
|
| ...
|
In den meisten Fällen wird dies vermutlich eine Zeichenfolge sein, z.B.:
| strB = strB.Append("Visual Studio");
|
Der Rückgabewert der Append-Methode ist die Referenz auf ein Objekt vom Typ StringBuilder, das die entsprechende Zeichenfolge enthält. Sie müssen Append auch aufrufen, wenn eine Referenz auf ein Objekt vom Typ StringBuilder vorliegt, das noch nicht initialisiert ist. Wenden Sie Append mehrfach hintereinander an, wird bei jedem Aufruf der Methode eine weitere Zeichenfolge hinter die bestehende angehängt. Das entspricht dem »+«-Operator auf String-Objekte.
Halten Sie sich immer vor Augen, dass ein StringBuilder-Objekt keine Zeichenfolge repräsentiert – dafür dient der Datentyp string. Wollen Sie sich den Inhalt eines StringBuilder-Objekts von einer Methode ausgeben lassen, die den Datentyp string als Übergabeparameter erwartet, müssen Sie deshalb mit der Methode ToString das StringBuilder-Objekt in einen string konvertieren.
| StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();
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| strBuilder.Append("Hello again");
|
| Console.WriteLine(strBuilder.ToString());
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Einfügen einer Zeichenfolge
Um an einer spezifizierten Position in einer Zeichenfolge eine zusätzliche einzufügen, rufen Sie die Insert-Methode auf. Diese ist in gleicher Weise wie Append überladen, allerdings ist die Parameterliste jeweils um einen Parameter vom Typ int ergänzt, der dem Index übergeben wird, ab dem die Zeichenfolge eingefügt werden soll.
| StringBuilder strB = new StringBuilder();
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| strB = strB.Append("fällt Schnee");
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| strB = strB.Insert(0, "Im Winter ");
|
Die Ausgabe dieses Codefragments lautet:
Löschen aus einer Zeichenfolge
Während mit Insert eine Zeichenfolge eingefügt wird, kann mit Remove ab einer bestimmten Position eine bestimmte Anzahl von Zeichen gelöscht werden.
Mit dem ersten Parameter wird der Index beschrieben, bei dem der Löschvorgang beginnen soll, hier also beginnend mit dem vierten Zeichen. Über dem zweiten Parameter teilen wir die Anzahl der zu löschenden Zeichen mit.
Ersetzen eines Zeichens oder einer Zeichenfolge
Die letzte der von uns behandelten Methoden ist Replace, die im Wesentlichen dieselben Möglichkeiten wie die Replace-Methode der Klasse String bietet.
| public StringBuilder Replace(char, char);
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| public StringBuilder Replace(string, string);
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Dem ersten Parameter wird mitgeteilt, welches Zeichen bzw. welche Zeichenfolge des StringBuilder-Objekts ersetzt werden soll, im zweiten Parameter sagen Sie, wodurch ersetzt wird.
| StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();
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| strBuilder.Append("Ich hätte gerne ein Bier");
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| strBuilder = strBuilder.Replace("ein", "drei");
|
| Console.Write("Meine Bestellung: ");
|
| Console.WriteLine(strBuilder.ToString());
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Sie sehen, mit Replace können Sie sogar vermeiden, mangels Flüssigkeitszufuhr aufgrund einer unüberlegt aufgegebenen Bestellung zu verdursten.
10.3.5 Allgemeine Anmerkungen
Damit sind aber auch schon die Möglichkeiten der Klasse StringBuilder nahezu ausgeschöpft. Es gibt keine Methoden, die das Auswerten eines Teilstrings ermöglichen, oder Methoden, die Teilstrings zurückliefern. Damit wird auch der doch recht eingeschränkte Einsatzbereich von StringBuilder-Objekten deutlich. Die Klasse String ist in ihren Fähigkeiten weit voraus, lässt mit ihren überladenen Methoden kaum Wünsche offen.
StringBuilder-Objekte werden Ihnen nicht sehr oft begegnen. Die meisten Methoden in der .NET-Klassenbibliothek, die mit Zeichenfolgen operieren, verwenden Referenzen des Typs string oder Arrays vom Typ char. Am ehesten sind StringBuilder-Objekte dort sinnvoll einzusetzen, wo in einer Schleife bei jedem Schleifendurchlauf eine Operation mit der Zeichenfolge ausgeführt wird. Wenn die Kapazität des StringBuilder-Objekts groß genug festgelegt worden ist, ersparen Sie sich zudem die permanente Neuinstanziierung von string-Objekten und können so einen Beitrag zu einer besseren Performance der Anwendung leisten. |
