对C#装箱和拆箱的理解

本文详细解释了装箱和拆箱的概念,包括它们在值类型和引用类型转换中的作用,以及这些操作如何影响程序性能。同时,文章提供了避免频繁装箱和拆箱导致性能下降的解决方案。

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【什么是装箱和拆箱】

装箱(box)是将值类型转换为引用类型的过程,拆箱(unbox)是将引用类型转换为值类型的过程

【装箱过程】

  • 先在堆上分配存储位置。(注解:引用类型的数据值放在堆中)
  • 将值类型数据的值复制到分配好的储存位置
  • 返回储存位置的地址(即引用)

(注解:装箱过程有分配内存和复制数据两个耗费性能(即影响程序整体性能)的操作)

【拆箱过程】

  • 先检查当前的引用类型数据是否可以转换为目标值类型数据(例如,string str="123"可以转换为Int ,而str="asd"不可以)
  • 复制堆中的数据的值并将复制的值放到目标数据所在的存储位置

(注解:拆箱过程有类型检查和复制数据两个操作,其中复制数据耗费性能)

 

【拆箱和装箱实例】

            

【常见的会产生装箱和拆箱的操作】

//装箱操作
int a=5;
string str="a="+5;

【如何解决拆箱和装箱引发的性能问题】

性能问题:如果装箱和拆箱进行得不是很频繁,那么性能问题不大。但有的时候,装箱很容易被忽视,而且会非常频繁地发生,这可能大幅影响性能。(对小的项目而言,我们不必要专门考虑装箱和拆箱对性能的影响,当前的计算机硬件足够强,其产生的影响可以忽略不计。平时写代码多注意下,不要忽视常见的会产生装箱和拆箱的操作的即可。)

解决方法:多使用泛型

【参考】

[1]https://blog.youkuaiyun.com/qiaoquan3/article/details/51439726

[2]《C#本质论5.0》

<think>我们首先讨论C#中的装箱拆箱装箱(Boxing)是将值类型转换为引用类型的过程。拆箱Unboxing)是将引用类型转换为值类型的过程。在C#中,所有的值类型(如int,double,struct等)都继承自System.ValueType,而System.ValueType又继承自System.Object。因此,值类型可以转换为对象(即引用类型)进行存储,这个过程就是装箱拆箱则是相反的过程,将对象转换回值类型。装箱拆箱操作会带来性能开销,因为:-装箱需要创建一个新的对象,并将值类型的数据复制到该对象中。-拆箱则需要将对象中的数据复制到值类型变量中,并且还需要进行类型检查。下面通过代码示例来说明:</think>### C# 装箱拆箱详解 在 C# 中,**装箱(Boxing)** 是将值类型转换为引用类型(`object` 或接口)的过程,**拆箱Unboxing)** 则是将引用类型转换回值类型的过程。这两个操作涉及内存分配类型检查,对性能有显著影响。 #### 示例代码 ```csharp using System; class BoxingUnboxingDemo { static void Main() { // 1. 装箱示例 int value = 42; // 值类型(栈内存) object boxed = value; // 装箱:值类型 → 引用类型(堆内存) Console.WriteLine($"装箱后的值: {boxed}"); // 2. 拆箱示例 int unboxed = (int)boxed; // 拆箱:引用类型 → 值类型 Console.WriteLine($"拆箱后的值: {unboxed}"); // 3. 错误拆箱示例(引发异常) try { double invalid = (double)boxed; // 尝试错误类型拆箱 } catch (InvalidCastException ex) { Console.WriteLine($"拆箱错误: {ex.Message}"); } } } ``` #### 代码解析 1. **装箱过程**: - `int value = 42` 存储在栈内存 - `object boxed = value` 时: - CLR 在堆内存中分配新对象 - 将 `value` 的值复制到堆对象中 - `boxed` 引用该堆对象 2. **拆箱过程**: - `int unboxed = (int)boxed` 时: - CLR 检查 `boxed` 引用的堆对象实际类型是否为 `int` - 将堆对象中的值复制回栈内存的 `unboxed` 3. **关键注意事项**: - **类型必须匹配**:拆箱时指定类型必须与原装箱类型一致,否则抛出 `InvalidCastException` - **性能开销**:每次装箱/拆箱都涉及内存分配复制,应避免在循环中使用 - **现代替代方案**: - 泛型集合(如 `List<int>` 替代 `ArrayList`) - `Nullable<T>` 类型(避免值类型的装箱) #### 输出结果 ``` 装箱后的值: 42 拆箱后的值: 42 拆箱错误: Unable to cast object of type 'System.Int32' to type 'System.Double'. ``` --- ### 性能优化建议 - **避免装箱**:优先使用泛型集合(`List<T>` 而非 `ArrayList`) - **接口约束**:值类型实现接口时,用泛型约束避免装箱: ```csharp void Print<T>(T value) where T : IFormattable { Console.WriteLine(value.ToString()); // 无装箱 } ``` - **`Nullable<T>` 用法**: ```csharp int? nullableInt = null; // 替代 object 表示空值 ```
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