Собираем строку на стеке #память

Напоминаю про чудесный ValueStringBuilder, который находится в недрах .NET и является internal. Это идеальная вещь для замены StringBuilder на коротких строках. Фактически, он является одним из распространённых подходов к написанию zero-allocation кода.

Чтобы его использовать в своём приложении необходимо... просто скопировать его код из репозитория .NET.

Штука до боли простая - это ref struct, которая принимает в конструктор Span<char>. Обычно его создают на стеке путём stackallock char[256]. Если в процессе создания строки выяснятся, что переданного Span не хватает - используется честный массив из ArrayPool.

 internal ref partial struct ValueStringBuilder {
     private char[]? _arrayToReturnToPool;
     private Span<char> _chars;
     private int _pos;

     public ValueStringBuilder(Span<char> initialBuffer)
     {
        _arrayToReturnToPool = null;
        _chars = initialBuffer;
        _pos = 0;
     }

    ...

    private void Grow(int additionalCapacityBeyondPos)
    {
        int newCapacity = _pos + additionalCapacityBeyondPos);
        char[] poolArray = ArrayPool<char>.Shared.Rent(newCapacity);
        ...
    }

Далее мы можем работать с ValueStringBuilder'ом так, будто это обычный StringBuilder - у них очень похожие API. Во многом благодаря новому интерфейсу ISpanFormattable и вот этому методу. Пример использования:

var vsb = new ValueStringBuilder(stackallock char[256]);
vsb.AppendSpanFormattable(DateTime.Now);
vsb.Append(5)

Наполнив ValueStringBuilder, не спешим создавать из него строку - в современном .NET много где принимают ReadOnlySpan<char>, а значит нам не нужно делать ToString. Для использования собранных char'иков, нужно лишь передать их в необходимое место, используя метод AsSpan.

Однако, не всё радужно. ValueStringBuilder штука особенная, а значит требует особого использования:
1. Мы создаём Span на stack'e, а он не резиновый. Это значит, что создавая первоначальный буффер размером в 1024 символа мы несколько рискуем.
2. После завершения работы необходимо ВСЕГДА вызывать ToString или Dispose, чтобы точно вернуть внутренний массив обратно в пул. Был он взят или нет - мы не знаем.

P.S.: Когда на собеседованиях я спрашиваю про то, как создать строку с минимальными аллокациями, то я считаю ответ про StringBuilder правильным, но на 4. Ответ на 5 - ValueStringBuilder. Наверное, так делаю не только я.

P.P.S: Если вы хотите сразу перейти к тому, к чему я веду в нескольких постах про ValueStringBuilder - см. вот этот комментарий. Интриги не будет, но вы научитесь использовать современные штуки .NET.