2.3 C#装箱和拆箱

1.值类型和引用类型

2.装箱

3.拆箱

4.性能影响

5.避免装箱和拆箱

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1.值类型和引用类型

值类型：直接存储其值。

例如：int, float, double, char, bool, struct（结构体）, enum（枚举）。

它们通常存储在栈 上（注意：如果值类型是类的一个成员，它会随着类的实例存储在堆上）。

引用类型：存储的是其值的内存地址。

例如：string, class（类）, object, array（数组）, interface。

它们存储在堆 上。

object 类型是所有类型的终极基类，它是一个引用类型。

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2.装箱

装箱 是将一个值类型 的值隐式地转换并封装成一个 object 引用类型（或任何该值类型实现的接口类型）的过程。

过程分解：

在堆 上分配一块内存，用于存放值类型的数据以及一些额外的信息（如类型对象指针、同步块索引）。

将栈 上的值类型数据的值 复制到刚刚在堆 上分配好的对象中。

返回这个新分配的堆 上对象的地址（即引用）。

内存示意图

关键点：

装箱是隐式发生的，你不需要写任何特殊的转换代码。

它涉及内存分配和数据复制，所以是有性能开销的

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3.拆箱

拆箱 是装箱的逆过程。它是将一个 object 引用类型（或接口类型）中存储的值，显式地转换回原始的值类型。

过程分解：

首先检查 object 引用是否为空（null）。

然后检查这个 object 引用的实际类型是否与你要拆箱成的目标值类型匹配。如果类型不匹配，会抛出 InvalidCastException 异常。

如果类型匹配，就将存储在堆 上那个对象中的值 复制到栈 上的值类型变量中

内存示意图：

关键点：

拆箱是显式的，你必须使用强制类型转换 (目标类型)。

类型必须完全匹配，否则会报错。

例如，你不能把一个装箱的 int 拆箱成 double

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4.性能影响

装箱和拆箱虽然方便，但它们是有成本的：

内存分配：每次装箱都需要在堆上新建一个对象。

数据复制：装箱和拆箱都涉及一次数据复制。

垃圾回收压力：堆上新建的对象最终需要由 GC（垃圾回收器）来清理。

在少量操作中，这种开销可以忽略不计。但在循环、大量数据操作（如处理大型集合）时，频繁的装箱拆箱会显著影响程序性能

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5.避免装箱和拆箱