深入探索 C# 字符串处理：从基础方法到高级技巧
在 C# 编程中，字符串处理是日常开发中不可或缺的一部分。无论是处理用户输入、文件读取，还是与外部系统交互，都离不开对字符串的各种操作。本文将全面介绍 C# 中丰富的字符串处理方法，结合代码示例，帮助你深入理解并掌握这些实用技巧。
基础方法
1. 字符串长度获取 - Length 属性
Length 属性用于获取字符串中字符的个数，且不包括末尾的空字符。这是一个非常基础且常用的属性，在很多场景下都能发挥重要作用。
string str = "Hello";
Console.WriteLine(str.Length); // 输出 52. 大小写转换 - ToLower() 和 ToUpper()
在处理字符串时，有时需要将字符串统一转换为大写或小写形式，以方便进行比较或其他操作。ToLower() 方法将字符串转换为小写形式，ToUpper() 方法则将其转换为大写形式。
string str = "Hello";
Console.WriteLine(str.ToLower()); // 输出 "hello"
Console.WriteLine(str.ToUpper()); // 输出 "HELLO"3. 子字符串截取 - Substring(int startIndex, int length)
当需要从一个较长的字符串中提取特定部分时，Substring 方法就派上用场了。它允许你从指定的索引开始，截取指定长度的子字符串。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.Substring(6, 5)); // 输出 "World"4. 字符移除 - Remove(int startIndex, int length)
Remove 方法用于从指定索引开始移除指定长度的字符。这在需要对字符串进行清理或修改时非常有用。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.Remove(6, 5)); // 输出 "Hello "另外，Remove(int startIndex) 方法可以从指定索引开始移除字符串的剩余部分。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.Remove(6)); // 输出 "Hello "5. 字符串替换 - Replace(string oldValue, string newValue)
Replace 方法可以将字符串中的指定字符或子字符串替换为新的内容。这在处理文本替换、数据清洗等场景中经常使用。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.Replace('o', '0')); // 输出 "Hell0 W0rld"
Console.WriteLine(str.Replace("World", "C#")); // 输出 "Hello C#"6. 字符串拆分 - Split(char[] separator, StringSplitOptions options)
Split 方法根据指定的分隔符将字符串拆分成多个子字符串，并返回一个字符串数组。StringSplitOptions 枚举可以控制是否移除空元素。
string str = "Hello,World,C#";
string[] parts = str.Split(new char[] { ',' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
foreach (string part in parts)
{
Console.WriteLine(part); // 输出 "Hello" "World" "C#"
}7. 字符或子字符串查找 - IndexOf 和 LastIndexOf
IndexOf 方法用于查找指定字符或子字符串在字符串中第一次出现的位置，而 LastIndexOf 方法则查找其最后一次出现的位置。如果未找到，这两个方法都会返回 -1。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.IndexOf('W')); // 输出 6
Console.WriteLine(str.IndexOf("World")); // 输出 6
string str2 = "abc abc abc";
Console.WriteLine(str2.LastIndexOf('a')); // 输出 9（最后一个 'a' 的位置）
Console.WriteLine(str2.LastIndexOf("abc")); // 输出 9（最后一个 "abc" 的位置）8. 空白字符移除 - Trim()、TrimStart() 和 TrimEnd()
在处理用户输入或读取文件时，字符串的开头或结尾可能会包含空白字符（如空格、制表符和换行符）。Trim 方法可以移除字符串两端的空白字符，TrimStart 方法移除开头的空白字符，TrimEnd 方法移除结尾的空白字符。
string str = " Hello World ";
Console.WriteLine(str.Trim()); // 输出 "Hello World"
Console.WriteLine(str.TrimStart()); // 输出 "Hello World "
Console.WriteLine(str.TrimEnd()); // 输出 " Hello World"9. 子字符串包含判断 - Contains(string value)
Contains 方法用于判断字符串是否包含指定的子字符串。如果包含，返回 true；否则返回 false。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.Contains("World")); // 输出 True10. 字符串开头和结尾判断 - StartsWith(string value) 和 EndsWith(string value)
StartsWith 方法判断字符串是否以指定的子字符串开始，EndsWith 方法判断字符串是否以指定的子字符串结束。这在验证文件扩展名、URL 前缀等场景中非常有用。
string str = "Hello World";
Console.WriteLine(str.StartsWith("Hello")); // 输出 True
Console.WriteLine(str.EndsWith("World")); // 输出 True11. 字符串填充 - PadLeft(int totalWidth, char paddingChar) 和 PadRight(int totalWidth, char paddingChar)
PadLeft 和 PadRight 方法可以在字符串的左侧或右侧填充指定的字符，直到达到指定的总宽度。这在格式化输出、生成固定长度的字符串等场景中很实用。
string str = "123";
Console.WriteLine(str.PadLeft(5, '*')); // 输出 "**123"（左侧填充2个'*'）
Console.WriteLine(str.PadRight(5, '*')); // 输出 "123**"（右侧填充2个'*'）12. 字符串连接 - Join(string separator, params string[] values) 和 Concat(params string[] values)
Join 方法将多个字符串连接成一个字符串，并使用指定的分隔符分隔它们；Concat 方法则直接将多个字符串连接起来。
string[] words = { "Hello", "World", "C#" };
string sentence = string.Join(", ", words);
Console.WriteLine(sentence); // 输出 "Hello, World, C#"
string result = string.Concat("Hello", " ", "World");
Console.WriteLine(result); // 输出 "Hello World"13. 字符串格式化 - Format(string format, params object[] args) 和字符串插值
Format 方法可以将指定的参数插入到格式字符串中，实现字符串的格式化。从 C# 6.0 开始，还引入了字符串插值的语法，使用 $ 符号和大括号 {} 来嵌入变量或表达式，使代码更加简洁易读。
string name = "John";
int age = 30;
string formattedString = string.Format("Name: {0}, Age: {1}", name, age);
Console.WriteLine(formattedString); // 输出 "Name: John, Age: 30"
int age2 = 30;
string name2 = "Alice";
string message = $"My name is {name2} and I am {age2} years old.";
Console.WriteLine(message); // 输出 "My name is Alice and I am 30 years old."14. 空字符串判断 - IsNullOrEmpty(string value) 和 IsNullOrWhiteSpace(string value)
IsNullOrEmpty 方法用于判断字符串是否为空或 null，IsNullOrWhiteSpace 方法则判断字符串是否为空、null 或仅包含空白字符。在处理用户输入时，这两个方法可以帮助我们进行有效的验证。
string str1 = null;
Console.WriteLine(string.IsNullOrEmpty(str1)); // 输出 True
string str2 = " ";
Console.WriteLine(string.IsNullOrWhiteSpace(str2)); // 输出 True15. 字符复制 - CopyTo(int sourceIndex, char[] destination, int destinationIndex, int count)
CopyTo 方法将字符串中的字符复制到指定的字符数组中。需要注意的是，超出字符串长度的部分不会被复制，保持默认值。
char[] charArray = new char[5];
string str = "Hello";
str.CopyTo(0, charArray, 0, 5);
Console.WriteLine(new string(charArray)); // 输出 "Hello"16. 字符数组查找 - IndexOfAny(char[] anyOf) 和 LastIndexOfAny(char[] anyOf
IndexOfAny 方法查找字符数组中字符在字符串中第一次出现的位置，LastIndexOfAny 方法查找其最后一次出现的位置。
string str = "Hello World";
char[] chars = { 'o', 'W' };
Console.WriteLine(str.IndexOfAny(chars)); // 输出 4（'o'的位置）
Console.WriteLine(str.LastIndexOfAny(chars)); // 输出 6（'W'的位置）17. 字符串插入 - Insert(int startIndex, string value)
Insert 方法可以在指定索引处插入一个字符串，实现对字符串的动态修改。
string str = "Hello";
Console.WriteLine(str.Insert(5, " World")); // 输出 "Hello World"高级特性深度解析
1. 正则表达式 - Regex 类
// 验证邮箱格式
bool IsValidEmail(string email) =>
Regex.IsMatch(email, @"^[\w-\.]+@([\w-]+\.)+[\w-]{2,4}$");
// 替换所有数字
string sanitized = Regex.Replace("abc123def456", @"\d", ""); // "abcdef"技巧：使用RegexOptions.Compiled预编译正则表达式提升性能。
2. 字符串比较的高级选项
// 文化敏感比较（默认）
bool equals1 = "Müller".Equals("mueller", StringComparison.CurrentCulture);
// 二进制比较（区分大小写）
bool equals2 = "Müller".Equals("MÜLLER", StringComparison.Ordinal);
// 不区分大小写和重音符号
bool equals3 = "café".Equals("CAFE",
StringComparison.OrdinalIgnoreCase |
StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase);3. 不可变性与 StringBuilder
// 低效方式：每次拼接生成新对象
string result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) result += i;
// 高效方式：使用StringBuilder
var sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) sb.Append(i);
string optimized = sb.ToString();4. 字符编码转换
// 字符串转字节数组
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello");
// 字节数组转字符串
string text = Encoding.UTF8.GetString(bytes);5. 字符串反转
// 方法1：使用ToCharArray和Reverse
string reversed = new string("Hello".ToCharArray().Reverse().ToArray());
// 方法2：使用LINQ
string reversed2 = string.Join("", "Hello".Reverse());实用技巧
1. 安全的空值处理
// 空值合并运算符
string username = user?.Name ?? "Guest";
// 空值条件调用
int? length = user?.Name?.Length;2. 格式化字符串的高级用法
// 数字格式化
decimal amount = 1234.5678m;
string formatted = amount.ToString("C2"); // $1,234.57
// 日期格式化
DateTime now = DateTime.Now;
string date = now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");3. 字符串的内存优化
// 使用StringIntern防止重复字符串
string key1 = "Hello";
string key2 = string.Intern("Hello"); // 共享同一内存地址
// 只读内存Span
ReadOnlySpan span = "Hello".AsSpan(); 4. 字符串分割的高级选项
// 按多个分隔符分割
string[] parts = "apple;banana,orange".Split(
new[] { ';', ',' },
StringSplitOptions.TrimEntries);
// 按固定长度分割
IEnumerable SplitFixedLength(string input, int length)
{
for (int i = 0; i < input.Length; i += length)
yield return input.Substring(i, Math.Min(length, input.Length - i));
} 性能优化实战
1. 避免重复的字符串创建
// 反模式：每次循环创建新字符串
foreach (var item in items)
message += item.ToString();
// 推荐：使用StringBuilder
var sb = new StringBuilder();
foreach (var item in items)
sb.Append(item.ToString());
message = sb.ToString();2. 缓存常用字符串
public static class Constants
{
public static readonly string Success = "Operation succeeded";
public static readonly string Error = "An error occurred";
}3. 预编译正则表达式
private static readonly Regex EmailRegex =
new Regex(@"^[\w-\.]+@([\w-]+\.)+[\w-]{2,4}$", RegexOptions.Compiled);完整方法速查表
| 分类 | 方法名 | 说明 |
|---|---|---|
| 基础操作 | Length | 获取字符个数 |
| ToCharArray | 转换为字符数组 | |
| 修改操作 | Substring, Insert, Remove, Replace | 子串截取、插入、删除、替换 |
| 查找操作 | IndexOf, LastIndexOf, Contains | 查找位置、是否包含 |
| 转换操作 | ToLower, ToUpper, Trim | 大小写转换、空白修剪 |
| 组合操作 | Join, Concat, Split | 字符串拼接与分割 |
| 格式化 | Format, 插值 | 字符串格式化 |
| 高级操作 | Regex, StringBuilder, Encoding | 正则表达式、高效拼接、编码转换 |
| 安全检查 | IsNullOrEmpty, IsNullOrWhiteSpace | 空值与空白检查 |
实战案例：日志解析系统
思路总结
- 输入验证：在开始解析之前，先检查输入的日志行是否为空或仅包含空白字符，以及分割后的部分数量是否符合预期，避免后续处理时出现异常。
- 时间戳解析：使用
DateTime.ParseExact方法将日志中的时间戳按照指定的格式进行解析，并处理可能的格式错误。 - 日志级别处理：将日志级别转换为大写，以统一格式。
- 消息内容处理：将日志消息中的
\n替换为当前环境的换行符，方便后续显示。 - 异常处理：在解析过程中捕获可能出现的异常，并抛出有意义的错误信息，方便调试和维护。
// 定义日志条目类，用于存储解析后的日志信息
public class LogEntry
{
// 日志的时间戳
public DateTime Timestamp { get; set; }
// 日志的级别，如 INFO、ERROR 等
public string Level { get; set; }
// 日志的具体消息内容
public string Message { get; set; }
}
// 日志解析器类，负责将日志字符串解析为 LogEntry 对象
public class LogParser
{
// 定义日期时间的格式，用于解析日志中的时间戳
private const string DateFormat = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
// 解析日志行的方法，接收一个日志字符串作为输入，返回解析后的 LogEntry 对象
public LogEntry Parse(string logLine)
{
// 思路：首先检查输入的日志行是否为空或仅包含空白字符，如果是则抛出异常，避免后续处理时出现错误
if (string.IsNullOrWhiteSpace(logLine))
{
// 抛出 ArgumentException 异常，提示输入的日志行无效
throw new ArgumentException("输入的日志行不能为空或仅包含空白字符。", nameof(logLine));
}
// 思路：使用 Split 方法将日志行按 '|' 字符分割成多个部分，并去除每个部分前后的空白字符
string[] parts = logLine.Split('|', StringSplitOptions.TrimEntries);
// 思路：检查分割后的部分数量是否符合预期，如果不符合则抛出异常，确保日志格式正确
if (parts.Length != 3)
{
// 抛出 ArgumentException 异常，提示日志行格式不正确
throw new ArgumentException("日志行格式不正确，预期包含 3 个部分，用 '|' 分隔。", nameof(logLine));
}
// 尝试解析时间戳
DateTime timestamp;
try
{
// 思路：使用 DateTime.ParseExact 方法将分割后的第一部分按照指定的日期时间格式进行解析
// CultureInfo.InvariantCulture 确保解析时不依赖于当前系统的区域设置
timestamp = DateTime.ParseExact(parts[0], DateFormat, CultureInfo.InvariantCulture);
}
catch (FormatException)
{
// 若解析失败，抛出 ArgumentException 异常，提示时间戳格式不正确
throw new ArgumentException($"时间戳格式不正确，预期格式为 '{DateFormat}'。", nameof(logLine));
}
// 思路：将分割后的第二部分转换为大写，作为日志级别
string level = parts[1].ToUpper();
// 思路：将分割后的第三部分中的 "\n" 替换为当前环境的换行符
string message = parts[2].Replace("\\n", Environment.NewLine);
// 创建一个新的 LogEntry 对象，并将解析得到的时间戳、日志级别和消息内容赋值给对应的属性
return new LogEntry
{
Timestamp = timestamp,
Level = level,
Message = message
};
}
}
// 以下是一个简单的测试类，用于演示 LogParser 的使用
class Program
{
static void Main()
{
// 示例日志行
string logLine = "2024-01-01 12:00:00|INFO|这是一条日志消息\\n第二行";
// 创建 LogParser 实例
LogParser parser = new LogParser();
try
{
// 调用 Parse 方法解析日志行
LogEntry entry = parser.Parse(logLine);
// 输出解析后的日志信息
Console.WriteLine($"时间戳: {entry.Timestamp}");
Console.WriteLine($"日志级别: {entry.Level}");
Console.WriteLine($"日志消息: {entry.Message}");
}
catch (ArgumentException ex)
{
// 捕获并输出解析过程中可能抛出的异常信息
Console.WriteLine($"解析日志时出错: {ex.Message}");
}
}
}