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@Inaba_Mkn(稲葉 允建)

【C#】文字列結合の負荷について検証

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概要

C#には文字列を結合する方法がいくつかあります。
今回はそのうち5つを試してみたので、その結果を記載します。

検証した方法

・+演算子
・StringBuilder
・文字列補間→$"Name:{name}"など($ - 文字列補間 - C# リファレンス | Microsoft Docs)
・string.Format
・String.Concat

検証の設定

・それぞれの方法を100,000,000回(1億回)繰り返し、処理時間を計測
・System.Diagnostics.Stopwatchクラスを使用して繰り返し文の前後で
　スタート・ストップをして時間を出力

検証

以下の関数を実行して計測

StringMixTestA
    private static void StringMixTestA()
    {
        Console.WriteLine("--- 計測開始A ---");

        string strA = "TestStringA";
        string strB = "TestStringB";
        var stopWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        // 通常の"a" + "b";
        stopWatch.Start();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "Test A:" + strA + " B:"+ strB;
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("Plus：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // StringBuilderのAppend"a" + "b";
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append("Test A:");
            stringBuilder.Append(strA);
            stringBuilder.Append(" B:");
            stringBuilder.Append(strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("StringBuilder：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // 文字列補間
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = $"Test A:{strA} Test B:{strB}";
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("$：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // string.Format()
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = string.Format("Test A:{0} Test B:{1}", strA, strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("string.Format：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // String.Concat
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = String.Concat("Test A:", strA, " Test B:", strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("String.Concat：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        Console.WriteLine("--- 計測終了A ---");
    }

検証結果

方法 計測時間(時:分:秒)
Plus 00:00:08.8524457
StringBuilder 00:00:16.8160575
$ 00:00:08.7606260
string.Format 00:00:25.5426815
String.Concat 00:00:08.6294175

というわけでString.Concatが一番早いようですが、
調べてみるとStringBuilderが早いという記事もあったので
別パターンも書いて計測してみました。

検証B

以下の関数を実行して計測。
先に変数を定義し、+=で結合する形に変更。
※StringBuilderは初めの検証と同じ

StringMixTestB
    private static void StringMixTestB()
    {
        Console.WriteLine("--- 計測開始B ---");

        string strA = "TestStringA";
        string strB = "TestStringB";
        var stopWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        // 通常の"a" + "b";
        stopWatch.Start();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result += "Test A:" + strA + " B:" + strB;
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("Plus：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // StringBuilderのAppend"a" + "b";
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append("Test A:");
            stringBuilder.Append(strA);
            stringBuilder.Append(" B:");
            stringBuilder.Append(strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("StringBuilder：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // 文字列補間
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result += $"Test A:{strA} Test B:{strB}";
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("$：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // string.Format()
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result += string.Format("Test A:{0} Test B:{1}", strA, strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("string.Format：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // String.Concat
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result += String.Concat("Test A:", strA, " Test B:", strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("String.Concat：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        Console.WriteLine("--- 計測終了B ---");
    }

検証結果B

方法 計測時間(時:分:秒)
Plus 00:00:17.1915427
StringBuilder 00:00:16.7240321
$ 00:00:17.1817604
string.Format 00:00:26.1338767
String.Concat 00:00:17.0150580

この結果ではStringBuilderが一番早いですね。
すでに文字列があり、そこに足していくような場合はStringBuilderが良さそうです。

検証C

以下の関数を実行して計測。
先に変数を定義し、そのまま代入する形に変更。
※StringBuilderは初めの検証と同じ

StringMixTestC
    private static void StringMixTestC()
    {
        Console.WriteLine("--- 計測開始C ---");

        string strA = "TestStringA";
        string strB = "TestStringB";
        var stopWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        // 通常の"a" + "b";
        stopWatch.Start();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result = "Test A:" + strA + " B:" + strB;
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("Plus：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // StringBuilderのAppend"a" + "b";
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append("Test A:");
            stringBuilder.Append(strA);
            stringBuilder.Append(" B:");
            stringBuilder.Append(strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("StringBuilder：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // 文字列補間
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result = $"Test A:{strA} Test B:{strB}";
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("$：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // string.Format()
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result = string.Format("Test A:{0} Test B:{1}", strA, strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("string.Format：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // String.Concat
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result = String.Concat("Test A:", strA, " Test B:", strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("String.Concat：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        Console.WriteLine("--- 計測終了C ---");
    }

検証結果C

方法 計測時間(時:分:秒)
Plus 00:00:08.2999059
StringBuilder 00:00:16.2361791
$ 00:00:08.5158497
string.Format 00:00:25.3592823
String.Concat 00:00:08.5106941

この場合は+演算子が一番早かったですが、変数展開やString.Concatとは誤差程度ですね。

検証D

以下の関数を実行して計測。
StringBuilderが次々追加するのに対し、
Plusがいっぺんに合成しているのが不公平だと思ったので
+で一つの要素ごとに追加するようにしてみた。

StringMixTestC
    private static void StringMixTestD()
    {
        Console.WriteLine("--- 計測開始D ---");

        string strA = "TestStringA";
        string strB = "TestStringB";
        var stopWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        // 通常の"a" + "b";
        stopWatch.Start();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            var result = "";
            result += "Test A:";
            result += strA;
            result += " B:";
            result += strB;
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("Plus：\t\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        // StringBuilderのAppend"a" + "b";
        stopWatch.Restart();
        for (int i = 0; i < testCount; i++)
        {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.Append("Test A:");
            stringBuilder.Append(strA);
            stringBuilder.Append(" B:");
            stringBuilder.Append(strB);
        }
        stopWatch.Stop();
        Console.WriteLine("StringBuilder：\t" + stopWatch.Elapsed.ToString());

        Console.WriteLine("--- 計測終了D ---");
    }

検証結果D

方法 計測時間(時:分:秒)
Plus 00:00:16.1928413
StringBuilder 00:00:15.2582835

何度か合成を行う場合はStringBuilderの方が早いということがわかりました。

まとめ

例えば"100.0kg"のような数値+単位を表すような決まった文字列の場合は
速度の面で言えば+演算子、変数展開、String.Concatがよいでしょう。
より可読性が高いのは変数展開だと私は思っているので
文字列補間をおすすめしたいです。

何度も同じ変数に文字列を足していくような処理の場合は
StringBuilderがよさそうです。

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