Delphi 中的字符串类型 string 详解

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已于 2025-08-10 14:55:27 修改 · 1k 阅读

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#delphi #string #ansistring

于 2025-08-10 14:53:10 首次发布

第一部分 Delphi 7 中的 string

在 Delphi 7 中，字符串类型（string）默认实现为 AnsiString，其内存布局和长度限制遵循特定的设计和架构约束。以下是详细分析：

🧠 一、内存布局：`AnsiString` 结构

在 Delphi 7 中，string 等价于 AnsiString（除非显式使用 {$H-} 切换为短字符串）。其内存结构如下：

🔍 详细内存结构

偏移量	字段名	大小	数据类型	说明
-8	`RefCount`	4 字节	`Integer`	引用计数：跟踪共享此内存的变量数量
-4	`Length`	4 字节	`Integer`	字符串长度：字符数（不包括终止符）
0	`Data[0..N]`	N 字节	`AnsiChar`	字符数据：实际字符串内容
`Length`	`Data[N+1]`	1 字节	`AnsiChar`	NULL 终止符：值始终为 `#0`

✅ 关键特性

自动内存管理：
- 引用计数为 0 时自动释放内存
- 写入时复制（Copy-On-Write）：修改共享字符串时创建副本

二进制兼容：

var
  P: PAnsiChar;
  S: string;
begin
  S := 'Delphi';
  P := PAnsiChar(S); // 直接转换为 C 风格字符串指针
  ShowMessage(P);    // 输出 "Delphi"
end;

📏 二、最大字符串长度

理论最大值

限制因素	值	说明
长度字段范围	2,147,483,647	32位有符号整数上限 (2^31-1)
可用虚拟内存	≈ 2 GB	32位进程地址空间限制
实际物理内存	依赖系统配置	需要连续内存块

实际限制

单次分配约束：

Windows 堆管理器：最大单块内存 ≈ 512 MB
实际测试结果：通常可分配 ~250 - 500 MB 字符串

// 测试代码
procedure TestMaxString;
var
  S: string;
begin
  try
    // 尝试分配 500 MB 字符串
    SetLength(S, 500 * 1024 * 1024);
    ShowMessage('成功分配 500MB');
  except
    on E: EOutOfMemory do
      ShowMessage('分配失败: ' + E.Message);
  end;
end;

碎片化影响：
- 需要连续内存空间
- 运行中程序内存碎片会降低可分配上限

⚠️ 三、关键陷阱与最佳实践

1. 索引陷阱

var
  S: string;
begin
  S := 'Hello';
  
  // ✅ 合法访问
  C1 := S[1];  // 'H' (索引从 1 开始)
  
  // ❌ 非法访问导致崩溃
  C0 := S[0];  // 访问内存偏移 -8 (RefCount)!
end;

2. 长度计算函数

函数	返回值范围	说明
`Length(S)`	0…2.1e9	实际字符数
`SizeOf(S)`	4	指针大小 (错误用法)
`ByteLength(S)`	0…2.1e9	字节数 (= Length(S))

3. 内存操作函数

procedure StringDemo;
var
  S: string;
  P: PByte;
begin
  S := 'Test';
  
  // 获取实际内存地址
  P := Pointer(S);
  // P - 8 = RefCount 地址
  // P - 4 = Length 地址
  // P^    = 第一个字符

  // 直接修改长度 (危险!)
  if RefCount = 1 then 
    PInteger(P - 4)^ := 100; // ⚠️ 可能破坏内存

  // 安全修改方式
  SetLength(S, 100); // 自动调整分配
end;