裝箱與拆箱

一、

      裝箱和拆箱是一個抽象的概念 

二、

      裝箱是將值類型轉換爲引用類型 ；拆箱是將引用類型轉換爲值類型 

      利用裝箱和拆箱功能，可經過容許值類型的任何值與Object 類型的值相互轉換，將值類型與引用類型連接起來 

例如： 

int val = 100; 

object obj = val; 

Console.WriteLine (「對象的值 = {0}", obj); 

這是一個裝箱的過程，是將值類型轉換爲引用類型的過程 

int val = 100; 

object obj = val; 

int num = (int) obj; 

Console.WriteLine ("num: {0}", num); 

這是一個拆箱的過程，是將值類型轉換爲引用類型，再由引用類型轉換爲值類型的過程 

注：被裝過箱的對象才能被拆箱

三、

      .NET中，數據類型劃分爲值類型和引用(不等同於C++的指針)類型，與此對應，內存分配被分紅了兩種方式，一爲棧，二爲堆，注意：是託管堆。

      值類型只會在棧中分配。

      引用類型分配內存與託管堆。

      託管堆對應於垃圾回收。

4：裝箱/拆箱是什麼？ 

裝箱：用於在垃圾回收堆中存儲值類型。裝箱是值類型到 object 類型或到此值類型所實現的任何接口類型的隱式轉換。 

拆箱：從 object 類型到值類型或從接口類型到實現該接口的值類型的顯式轉換。 

5：爲什麼須要裝箱？(爲什麼要將值類型轉爲引用類型？) 

一種最普通的場景是，調用一個含類型爲Object的參數的方法，該Object可支持任意爲型，以便通用。當你須要將一個值類型(如Int32)傳入時，須要裝箱。 

另外一種用法是，一個非泛型的容器，一樣是爲了保證通用，而將元素類型定義爲Object。因而，要將值類型數據加入容器時，須要裝箱。 

6：裝箱/拆箱的內部操做。 

裝箱： 

對值類型在堆中分配一個對象實例，並將該值複製到新的對象中。按三步進行。 

第一步：新分配託管堆內存(大小爲值類型實例大小加上一個方法表指針和一個SyncBlockIndex)。 

第二步：將值類型的實例字段拷貝到新分配的內存中。 

第三步：返回託管堆中新分配對象的地址。這個地址就是一個指向對象的引用了。 

有人這樣理解：若是將Int32裝箱，返回的地址，指向的就是一個Int32。我認爲也不是不能這樣理解，但這確實又有問題，一來它不全面，二來指向Int32並沒說出它的實質(在託管堆中)。 

拆箱：

檢查對象實例，確保它是給定值類型的一個裝箱值。將該值從實例複製到值類型變量中。 

有書上講，拆箱只是獲取引用對象中指向值類型部分的指針，而內容拷貝則是賦值語句之觸發。我以爲這並沒關係。最關鍵的是檢查對象實例的本質，拆箱和裝箱的類型必需匹配，這一點上，在IL層上，看不出原理何在，個人猜想，或許是調用了相似GetType之類的方法來取出類型進行匹配(由於須要嚴格匹配)。 

7：裝箱/拆箱對執行效率的影響 

顯然，從原理上能夠看出，裝箱時，生成的是全新的引用對象，這會有時間損耗，也就是形成效率下降。 

那該如何作呢？ 

首先，應該儘可能避免裝箱。 

好比上例2的兩種狀況，均可以免，在第一種狀況下，能夠經過重載函數來避免。第二種狀況，則能夠經過泛型來避免。 

固然，凡事並不能絕對，假設你想改造的代碼爲第三方程序集，你沒法更改，那你只能是裝箱了。 

對於裝箱/拆箱代碼的優化，因爲C#中對裝箱和拆箱都是隱式的，因此，根本的方法是對代碼進行分析，而分析最直接的方式是瞭解原理結何查看反編譯的IL代碼。好比：在循環體中可能存在多餘的裝箱，你能夠簡單採用提早裝箱方式進行優化。 

8：對裝箱/拆箱更進一步的瞭解 

裝箱/拆箱並不如上面所講那麼簡單明瞭，好比：裝箱時，變爲引用對象，會多出一個方法表指針，這會有何用處呢？ 

咱們能夠經過示例來進一步探討。 

舉個例子。 

Struct A : ICloneable 

{ 

public Int32 x; 

public override String ToString() { 

return String.Format(」{0}」,x); 

} 

public object Clone() { 

return MemberwiseClone(); 

} 

} 

static void main() 

{ 

A a; 

a.x = 100; 

Console.WriteLine(a.ToString()); 

Console.WriteLine(a.GetType()); 

A a2 = (A)a.Clone(); 

ICloneable c = a2; 

Ojbect o = c.Clone(); 

} 

5.0：a.ToString()。編譯器發現A重寫了ToString方法，會直接調用ToString的指令。由於A是值類型，編譯器不會出現多態行爲。所以，直接調用，不裝箱。(注：ToString是A的基類System.ValueType的方法) 

5.1：a.GetType()，GetType是繼承於System.ValueType的方法，要調用它，須要一個方法表指針，因而a將被裝箱，從而生成方法表指針，調用基類的System.ValueType。(補一句，全部的值類型都是繼承於System.ValueType的)。 

5.2：a.Clone()，由於A實現了Clone方法，因此無需裝箱。 

5.3：ICloneable轉型：當a2爲轉爲接口類型時，必須裝箱，由於接口是一種引用類型。 

5.4：c.Clone()。無需裝箱，在託管堆中對上一步已裝箱的對象進行調用。 

附：其實上面的基於一個根本的原理，由於未裝箱的值類型沒有方法表指針，因此，不能經過值類型來調用其上繼承的虛方法。另外，接口類型是一個引用類型。對此，個人理解，該方法表指針相似C++的虛函數表指針，它是用來實現引用對象的多態機制的重要依據。 

9：如何更改已裝箱的對象 

對於已裝箱的對象，由於沒法直接調用其指定方法，因此必須先拆箱，再調用方法，但再次拆箱，會生成新的棧實例，而沒法修改裝箱對象。有點暈吧，感受在說繞口令。仍是舉個例子來講：(在上例中追加change方法) 

public void Change(Int32 x) { 

this.x = x; 

} 

調用： 

A a = new A(); 

a.x = 100; 

Object o = a; //裝箱成o，下面，想改變o的值。 

((A)o).Change(200); //改掉了嗎？沒改掉。 

沒改掉的緣由是o在拆箱時，生成的是臨時的棧實例A，因此，改動是基於臨時A的，並未改到裝箱對象。 

(附：在託管C++中，容許直接取加拆箱時第一步獲得的實例引用，而直接更改，但C#不行。) 

那該如何是好？ 

嗯，經過接口方式，能夠達到相同的效果。 

實現以下： 

interface IChange { 

void Change(Int32 x); 

} 

struct A : IChange { 

… 

} 

調用： 

((IChange)o).Change(200);//改掉了嗎？改掉了。 

爲啥如今能夠改？ 

在將o轉型爲IChange時，這裏不會進行再次裝箱，固然更不會拆箱，由於o已是引用類型，再由於它是IChange類型，因此能夠直接調用Change，因而，更改的也就是已裝箱對象中的字段了，達到指望的效果。

十、--------------------------

      將值類型轉換爲引用類型，須要進行裝箱操做(boxing)：

一、首先從託管堆中爲新生成的引用對象分配內存。

二、而後將值類型的數據拷貝到剛剛分配的內存中。

三、返回託管堆中新分配對象的地址。

能夠看出，進行一次裝箱要進行分配內存和拷貝數據這兩項比較影響性能的操做。

將引用內型轉換爲值內型，須要進行拆箱操做(unboxing)：

一、首先獲取託管堆中屬於值類型那部分字段的地址，這一步是嚴格意義上的拆箱。

二、將引用對象中的值拷貝到位於線程堆棧上的值類型實例中。

通過這2步，能夠認爲是同boxing是互反操做。嚴格意義上的拆箱，並不影響性能，但伴隨這以後的拷貝數據的操做就會同boxing操做中同樣影響性能。

十一、-------------------------

NET的全部類型都是由基類System.Object繼承過來的，包括最經常使用的基礎類型：int, byte, short，bool等等，就是說全部的事物都是對象。若是申明這些類型得時候都在堆(HEAP)中分配內存，會形成極低的效率！(箇中緣由以及關於堆和棧得區別會在另外一篇裏單獨得說說！)

.NET如何解決這個問題得了？正是經過將類型分紅值型(value)和引用型(regerencetype)，C#中定義的值類型包括原類型（Sbyte、Byte、Short、Ushort、Int、Uint、Long、Ulong、Char、Float、Double、Bool、Decimal）、枚舉(enum)、結構(struct)，引用類型包括：類、數組、接口、委託、字符串等。

值型就是在棧中分配內存，在申明的同時就初始化，以確保數據不爲NULL；

引用型是在堆中分配內存，初始化爲null，引用型是須要GARBAGE COLLECTION來回收內存的，值型不用，超出了做用範圍，系統就會自動釋放！

下面就來講裝箱和拆箱的定義！

裝箱就是隱式的將一個值型轉換爲引用型對象。好比：

int i=0;

Syste.Object obj=i;

這個過程就是裝箱！就是將i裝箱！

拆箱就是將一個引用型對象轉換成任意值型！好比：

int i=0;

System.Object obj=i;

int j=(int)obj;

這個過程前2句是將i裝箱，後一句是將obj拆箱！