毫无疑问，字符串是我们使用频率最高的类型。但是如果我问大家一个问题：“一个字符串对象在内存中如何表示的？”，我相信绝大部分人回答不上来。我们今天就来讨论这个问题。
一、字符串对象的内存布局
从“值类型”和“引用类型”来划分，字符串自然属于引用类型的范畴，所以一个字符串对象自然采用引用类型的内存布局。我在很多文章中都介绍过引用类型实例的内存布局（《》 和《》，总的来说整个内存布局分三块：objheader typehandle payload。对于一般的引用类型实例来说，最后一部分存放的就是该实例所有字段的值，但是字符串有点特别，它有哪些字段呢？
说到这里，可能有人想去反编译一下string类型，看看它定义了那些字段。其实没有必要，字符串这个类型有点特别，它的payload部分由两部分组成：字符串长度（不是字节长度） 编码的文本，下图揭示了字符串对象的内存布局。那么具体采用怎样的编码方式呢？可能很多人会认为是utf-8，实在不然，它采用的是utf-16，大部分字符通过两个字节来表示，少数的则需要使用四个字节。至于字节序，自然是使用小端字节序。
二、以二进制的方式创建一个string对象
在《》中，我们通过构建一个字节数组来表示创建的对象，现在我们依然可以采用类似的方式来创建一个真正的string对象。如下所示的asstring方法用来将用于承载字符串实例的字节数组转换成一个string对象，至于这个字节数组的构建，则有createstring方法完成。createstring方法根据指定的字符串内容创建一个string对象，并利用输出参数返回该对象映射在内存中的字节数组。
static unsafe string createstring(string value, out byte[] bytes)
{
var bytecount = encoding.unicode.getbytecount(value);
// objheader typehandle length encoded string
var size = sizeof(nint) sizeof(nint) sizeof(int) bytecount;
bytes = new byte[size];
// typehandle
binaryprimitives.writeint64littleendian(bytes.asspan(sizeof(nint)), typeof(string).typehandle.value.toint64());
// length
binaryprimitives.writeint32littleendian(bytes.asspan(sizeof(nint) * 2), value.length);
// encoded string
encoding.unicode.getbytes(value).copyto(bytes, 20);
return asstring(bytes);
}
static unsafe string asstring(byte[] bytes)
{
string s = null!;
unsafe.write(unsafe.aspointer(ref s), new intptr(unsafe.aspointer(ref bytes[8])));
return s;
}由于我们需要创建一个字节数组来表示string对象，所以必须先计算出这个字节数组的长度。我们在上面说过，string类型采用utf-16/unicode编码方式，所以我们调用encoding.unicode的getbytecont方法可以计算出指定的字符串编码后的字节数。在此基础上我们还需要加上通过一个整数（sizeof(int)）表示字符串长度和typehandle（sizeof(nint)）和objheader（sizeof(nint)，含padding），就是整个string实例在内存中占用的字节数。
接下来我们填充string类型的typehandle的值（string类型方法表地址）、字符串长度和编码后的字节，最终将填充好的字节数组作为参数调用asstring方法，返回的就是我们创建的string对象。createstring方法针字符串对象的创建可以通过如下的代码来验证。
var literal = "foobar"; string s = createstring(literal, out var bytes); debug.assert(literal == s);
对于上面定义的asstring方法来说，作为输入参数的字节数组字符串实例的内存片段，所以该方法针对同一个数组返回的都是同一个实例，如下的演示代码证明了这一点。
var literal = "foobar"; createstring(literal, out var bytes); var s1 = asstring(bytes); var s2 = asstring(bytes); debug.assert(referenceequals(s1,s2));
三、字符串的“可变性”
我们都知道字符串一经创建就不会改变，但是对于上面创建的字符串来说，由于我们都将承载字符串实例的内存字节都拿捏住了，那还不是想怎么改就怎么改。比如在如下所示的代码片段中，我们将同一个字符串的文本从“foo”改成了“bar”。
var literal = "foo";
var s = createstring(literal, out var bytes);
debug.assert(s == "foo");
encoding.unicode.getbytes("bar").copyto(bytes, 20);
debug.assert(s == "bar");