C#装箱和取消装箱分析

 

把值类型的实例转换为引用类的实例，就称为装箱，其逆过程称为取消装箱。

在C#中，这种情况常常在我们未意识的情况下发生的。但是，理解发生了什么是很重要的，所以先介绍一下这两个过程：

1， 把值类型转换为对象

考虑下面代码

ArrayList myArrayList = new ArrayList();

 

myArrayList.Add(new Money(2500.0));

 

ArrayList是一个标准的集合类，它包含一个对象的引用集合。这些对象必须是引用类型，所以必须位于托管堆上。而方法Add()需要一个对象作为参数。

Money是一个结构 是值类型的实例，要把它添加到ArrayList中，CLR会在托管堆上自动创建Money实例的一个装箱副本。此时，装箱表示CLR给实例添加了一个包装器，使它的显示和行为类似于一个引用类型。这是自动进行的。

 

装箱的对象包含值对象的数据副本。如果装箱的对象修改了，不会影响原来的值对象。同样，如果原来的值对象修改了，也不会影响装箱的对象。这正是值类型所期望的。

 

当从ArrayList中检索值时，可以使用[]语法返回托管堆上的对象的引用。例如：

Money myMoney = (Money) myArrayList[0];

在使用显示类型转换把它赋予Money实例时，CLR就会从装箱的对象中提取该值，把它复制到本地的Money实例中。这术就有了该值的一个副本，修改它不会影响原来的值和堆上的装箱值。这就是取消装箱的达程，在C#中它也是自动完成的。

 

2， 装箱和取消装箱的过程

C#自动完成装箱和取消装箱过程，可是在这个过程中会增加系统开销。下面深入的探讨一下它们的具体过程。

当把Money值类型添加到ArrayList中时发生的情况：

(1)    首先利用new运算符，创建一个基于栈的Mnoey类型

(2)    C#编译器认为，AeeayList类的Add()方法需要一个引用类型，而不是一个值类型，所以调用MSIL代码执行装箱操作

(3)    在托管堆上分配内存，这包括Money结构中的字段需要的内存，以及把装箱的类型建立为引用类型所需要的额外内存

(4)    基于栈的Money实例是利用new运算符创建的，其上的字段要逐个字节地复制到新分配的堆内存上

(5)    最后，返回堆上保存的对象的地址，并传给ArrayList类的Add()方法

取消装箱的过程：

(1)    在栈上为myMoney变量分配内存，调用默认的构造函数来初始化面员字段

(2)    检查装箱引用，如果为NULL 则抛出NullReferenceException异常

(3)    根据显示类型转换过程中的声明 来检查装箱对象的类型 如果不是 则抛出InvalidCastException异常

(4)    最后得到堆上装箱值类型的一个指针，把Money字段的内容复制到栈的变量中

可以看出来，如果应用程序中执行了许多装箱和取消装箱过程，那么性能和内存使用方面的开销就会狠大

3， 其他装箱的情况

上面的例子是把值类型作为参数传给一个需要引用类型的方法。其实还有其它地方会发生装箱操作。

只要隐式或显式地把值类型的实例转换为引用类型，也会发生装箱操作。例：

int number = 43;

object o = nember;              //装箱

int anotherNumber = (int)o;       //取消装箱

 

在把值类型转换为接口时，也会发生装箱操作。

 

在检查对象的类型时，例

Money someMoney = new Money(4.0);

Type t = someMoney.GetType();          

这种情况上，someMoney也装箱了，这是因为Money没有直接实现GetType();因为它继承了System.ValueType. 为了实现这个方法调用，CLR需要一个指向Money方法表的指针，它只能通过装箱someMoney来获得。

 

 

总结：最好是限制装箱和取消装箱的次数，如果应用程序进行许多这样的操作，则把数据类型定义为类比定义为结构更有效。