继上一篇文章在.NET Core，除了VB的LikeString，还有其它方法吗？(四种LikeString实现分享)分享了四种实现方式，笔者对这四种实现方式，不管是执行性能还是内存分配性能上，都不太满意。
那么是否有好的实现方法呢？答案是有的。
今天我们就搬出ReadOnlySpan<T>这个非常好用的结构类型，它是在 .NET Core 2.1 中新引入的类型，与它一同被引入的类型还有：
- System.Span: 这以类型安全和内存安全的方式表示任意内存的连续部分；
- System.ReadOnlySpan: 这表示任意连续内存区域的类型安全和内存安全只读表示形式；
- System.Memory: 这表示一个连续的内存区域；
- System.ReadOnlyMemory: 类似
ReadOnlySpan, 此类型表示内存的连续部分ReadOnlySpan, 它不是 ByRef 类型；注：ByRef 类型指的是 ref readonly struct。
下面，我们就来看看如何实现高性能和零内存分配的 LikeString 函数吧！
#nullable enable
using System;
namespace AllenCai
{
/// <summary>
/// 这是一个模仿Microsoft.VisualBasic.CompilerServices.LikeOperator.LikeString方法，<br />
/// 实现支持*和?通配符和支持忽略大小写规则以及区域无关性的匹配。<br />
/// 该实现的目的是为了减少内存分配，提高性能。
/// </summary>
public class ZeroMemAllocLikeOperator
{
/// <summary>
/// 对给定的两个字符串执行比较，支持使用*和?通配符。
/// </summary>
public static bool LikeString(string? content, string? pattern, bool ignoreCase = true, bool useInvariantCulture = true)
{
if (content == null && pattern == null)
return true;
if (content == null || pattern == null)
return false;
ReadOnlySpan<char> patternSpan = pattern.AsSpan();
ReadOnlySpan<char> contentSpan = content.AsSpan();
return LikeString(contentSpan, patternSpan, ignoreCase, useInvariantCulture);
}
/// <summary>
/// 对给定的两个字符Span执行比较，支持使用*和?通配符。
/// </summary>
public static bool LikeString(ReadOnlySpan<char> contentSpan, ReadOnlySpan<char> patternSpan, bool ignoreCase = true, bool useInvariantCulture = true)
{
char zeroOrMoreChars = '*';
char oneChar = '?';
// 如果pattern是由1个星号*组成，那么没必要匹配，直接返回true。
if (patternSpan.Length == 1)
{
ref readonly char patternItem = ref patternSpan[0];
if (patternItem == zeroOrMoreChars)
{
return true;
}
}
// 如果被匹配内容的长度只有1位，而pattern刚好也是一个问号?，那么没必要匹配，直接返回true。
if (contentSpan.Length == 1)
{
ref readonly char patternItem = ref patternSpan[0];
if (patternItem == oneChar)
{
return true;
}
}
// 如果pattern是由多个星号*和问号?组成，那么没必要匹配，直接返回true。
int zeroOrMorePatternCount = 0;
int onePatternCount = 0;
for (int i = 0; i < patternSpan.Length; i++)
{
ref readonly char patternItem = ref patternSpan[i];
if (patternItem == zeroOrMoreChars)
{
zeroOrMorePatternCount++;
}
else if (patternItem == oneChar)
{
onePatternCount++;
}
}
if (zeroOrMorePatternCount + onePatternCount == patternSpan.Length)
{
//只要出现1个或多个星号*，那么就没必要在乎被匹配内容的长度了。
if (zeroOrMorePatternCount > 0)
{
return true;
}
//如果没有星号*，全是问号?，那么就检查是否由问号?组成的pattern长度是否和被匹配内容的长度一致。如果一致，没必要匹配，直接返回true。
if (patternSpan.Length == contentSpan.Length)
{
return true;
}
}
// 选择合适的EqualsChar方法。
EqualsCharDelegate equalsChar;
if (ignoreCase)
{
if (useInvariantCulture)
{
equalsChar = EqualsCharInvariantCultureIgnoreCase;
}
else
{
equalsChar = EqualsCharCurrentCultureIgnoreCase;
}
}
else
{
equalsChar = EqualsChar;
}
return LikeStringCore(contentSpan, patternSpan, in zeroOrMoreChars, in oneChar, equalsChar);
}
private static bool LikeStringCore(ReadOnlySpan<char> contentSpan, ReadOnlySpan<char> patternSpan, in char zeroOrMoreChars, in char oneChar, EqualsCharDelegate equalsChar)
{
// 遍历pattern，逐个字符匹配。
int contentIndex = 0;
int patternIndex = 0;
while (contentIndex < contentSpan.Length && patternIndex < patternSpan.Length)
{
ref readonly char patternItem = ref patternSpan[patternIndex];
if (patternItem == zeroOrMoreChars)
{
// 如果pattern中的下一个字符是星号*，那么就一直往后移动patternIndex，直到找到不是星号*的字符。
while (true)
{
if (patternIndex < patternSpan.Length)
{
ref readonly char nextPatternItem = ref patternSpan[patternIndex];
if (nextPatternItem == zeroOrMoreChars)
{
patternIndex++;
continue;
}
}
break;
}
// 如果patternIndex已经到了pattern的末尾，那么就没必要再匹配了，直接返回true。
if (patternIndex == patternSpan.Length)
{
return true;
}
// 如果patternIndex还没到pattern的末尾，那么就从contentIndex开始匹配。
while (contentIndex < contentSpan.Length)
{
if (LikeStringCore(contentSpan.Slice(contentIndex), patternSpan.Slice(patternIndex), in zeroOrMoreChars, in oneChar, equalsChar))
{
return true;
}
contentIndex++;
}
return false;
}
if (patternItem == oneChar)
{
// 如果pattern中的下一个字符是问号?，那么就匹配一个字符。
contentIndex++;
patternIndex++;
}
else
{
// 如果pattern中的下一个字符不是星号*，也不是问号?，那么就匹配一个字符。
if (contentIndex >= contentSpan.Length)
{
return false;
}
ref readonly char contentItem = ref contentSpan[contentIndex];
if (!equalsChar(in contentItem, in patternItem))
{
return false;
}
//if (ignoreCase)
//{
// if (char.ToUpperInvariant(contentItem) != char.ToUpperInvariant(patternItem))
// {
// return false;
// }
//}
//else
//{
// if (contentItem != patternItem)
// {
// return false;
// }
//}
contentIndex++;
patternIndex++;
}
}
// 如果content都匹配完了，而pattern还没遍历完，则检查剩余的patternItem是否都是星号*，如果是就返回true，否则返回false。
if (contentIndex == contentSpan.Length)
{
// 如果pattern中的下一个字符是星号*，那么就一直往后移动patternIndex，直到找到不是星号*的字符。
while (true)
{
if (patternIndex < patternSpan.Length)
{
ref readonly char nextPatternItem = ref patternSpan[patternIndex];
if (nextPatternItem == zeroOrMoreChars)
{
patternIndex++;
continue;
}
}
break;
}
return patternIndex == patternSpan.Length;
}
return false;
}
private static bool EqualsChar(in char contentItem, in char patternItem)
{
return contentItem == patternItem;
}
private static bool EqualsCharCurrentCultureIgnoreCase(in char contentItem, in char patternItem)
{
return char.ToUpper(contentItem) == char.ToUpper(patternItem);
}
private static bool EqualsCharInvariantCultureIgnoreCase(in char contentItem, in char patternItem)
{
return char.ToUpperInvariant(contentItem) == char.ToUpperInvariant(patternItem);
}
private delegate bool EqualsCharDelegate(in char contentItem, in char patternItem);
}
}
PS: 以上代码在 .NET Standard 2.1 项目使用，可直接编译通过。
在 .NET Standard 2.0 项目中，需要额外引入 System.Memory 这个 NuGet 包，且需要将 LangVersion（C#语言版本）更改为 8.0 或更高（通常使用default或latest也可以）。