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C#基础复习(2) 之 装箱拆箱

程序员文章站 2022-04-08 19:25:09
参考资料 [1] @只增笑耳Jason的回答 https://www.zhihu.com/question/57208269 [2] 《C 捷径教程》 疑难解答 1. "装箱和拆箱是什么?" 2. "何时发生装箱与拆箱?" 3. "装箱与拆箱的效率如何?" 装箱和拆箱是什么? 在C 中,装箱和拆箱发 ......

参考资料

[1] @只增笑耳jason的回答 https://www.zhihu.com/question/57208269
[2] 《c# 捷径教程》

疑难解答

装箱和拆箱是什么?

在c#中,装箱和拆箱发生在值类型与引用类型之间。当我们把一个值类型转换成引用类型时,就发生了装箱操作。反之,当我们将一个引用类型转换成值类型时,就发生了拆箱操作。对于值类型和引用类型,感觉《c# 捷径教程》中讲的比较详尽(当然也可以参考我上一篇写的关于的文章):

你用类来定义对象,用结构来定义值。二者之间存在一个清晰的界限。对象存活在有垃圾回收的内存堆上。值通常存活在临时的存储空间里,比如栈。前面提到过的一个显著的例外就是,如果值类型作为一个字段被包含在一个对象中,那它就可以存活在堆上。它不是自治的,gc不直接控制它的生命周期。

对于装箱拆箱,知乎上有个答主感觉回答的很精辟:

简单地讲装箱就是把一个放在stack上的值移动到heap上,拆箱正好相反

如下代码展示了一个较为典型的装箱操作:

1 class boxandunbox{
2 
3     public static void main(string[] args) {
4         int a = 1;
5 
6         print(a);   // =>在此处值类型a被装箱为object类型
7     }
8 
9     static void print(object obj) {
10         console.writeline(obj);
11     }
12 }

在第6行处发生了装箱操作,变量a为值类型int,给a分配的空间在本地栈上。而print方法接受一个对象引用,这个对象引用是一个指向基于堆的对象的引用。

当我们将值类型传入该方法时,就发生了装箱操作,《c# 捷径教程》对此是这样描述的:

clr创建了一个运行时包装器类来包含这个值类型的副本。包装器类的实例存活在对上,通常称为装箱对象。这是clr来联系值类型和引用类型之间间隔的方法。

其中在第六行发生的操作如下图所示。

C#基础复习(2) 之 装箱拆箱

被装箱后,关键的点是箱子内的值是初始值的副本,这意味着我们就算对箱子内的值进行更改,也不会影响到初始值(但并不总是这样,如果使用接口类型进行装箱,则修改原始值是可能的)。

何时发生装箱与拆箱?

根据《c# 捷径教程》所说,当以下任意转换发生时,值类型就被装箱。

  1. 从值类型转换成对对象引用
  2. 从值类型转换成system.valuetype引用
  3. 从值类型转换成指向值类型实现的接口的引用
  4. 从枚举类型转换成system.enum引用

第三种情况光看文字描述可能不太清楚,下面上代码。

1 public interface iprint {
2     void print();
3 }
4 
5 public struct value : iprint {
6 
7     public int x;
8 
9     public value(int x) {
10         this.x = x;
11     }
12 
13     public void print() {
14         console.writeline(x);
15     }
16 }
17 
18 class boxandunbox{
19     public static void main(string[] args) {
20         value value = new value(3);
21         iprint print = value;
22         print.print();
23     }
24 }

其中在第21行,值类型value被装箱为iprint接口类型。这个过程是隐式的,事实上,如果我们直接通过value.print()来调用方法,则不会发生装箱。

对于拆箱操作,其发生时机恰好与装箱操作相反,当以下任意转换发生时,引用类型就被拆箱为值类型。

  1. 从引用类型强制转回到值类型
  2. 从system.valuetype类型转换成值类型
  3. 从指向值类型实现的接口的引用类型转换成值类型
  4. 从system.enum引用类型转换成值类型

装箱与拆箱的效率如何?

先说结论,装箱是低效的,对于拆箱,clr的拆箱操作本身并不是低效的,低效的根源在于c#通常把拆箱操作和一个对值复制的操作组合在一起。

在c#中,大部分装箱操作都是隐式的,举个例子,当我们将一连串的整型(值类型)插入到arraylist(非泛型版本)中去时,每插入一次,都是一次装箱操作。

那么如何避免装箱拆箱呢?一个有效的方法是使用泛型,c#中有武装到牙齿的泛型,对于上述向列表插入的值的方法,完全可以使用list来进行替代。