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關(guān)于C#理解裝箱與拆箱

更新時(shí)間：2021年09月08日 17:29:27 作者：liamwang

這篇文章主要介紹了關(guān)于C語(yǔ)言理解裝箱與拆箱的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下面文章內(nèi)容

1.理解裝箱

簡(jiǎn)單地說(shuō)，裝箱就是將一個(gè)值類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)引用類型的變量中。

假設(shè)你一個(gè)方法中創(chuàng)建了一個(gè) int 類型的本地變量，你要將這個(gè)值類型表示為一個(gè)引用類型，那么就表示你對(duì)這個(gè)值進(jìn)行了裝箱操作，如下所示：

static void SimpleBox() 
{ 
  int myInt = 25; 
 
  // 裝箱操作 
  object boxedInt = myInt; 
}

確切地說(shuō)，裝箱的過(guò)程就是將一個(gè)值類型分配給 Object 類型變量的過(guò)程。當(dāng)你裝箱一個(gè)值時(shí)，CoreCLR 會(huì)在堆上分配一個(gè)新的對(duì)象，并將該值類型的值復(fù)制到該對(duì)象實(shí)例。返回給你的是一個(gè)在托管堆中新分配的對(duì)象的引用。

2.理解拆箱

反過(guò)來(lái)，將 Object 引用類型變量的值轉(zhuǎn)換回棧中相應(yīng)的值類型的過(guò)程則稱為拆箱。

從語(yǔ)法上講，拆箱操作看起來(lái)就像一個(gè)正常的轉(zhuǎn)換操作。然而，其語(yǔ)義是完全不同的。CoreCLR 首先驗(yàn)證接收的數(shù)據(jù)類型是否等同于被裝箱的類型，如果是，它就把值復(fù)制回基于棧存儲(chǔ)的本地變量中。

例如，如果下面的 boxedInt 的底層類型確實(shí)是 int，那就完成了拆箱操作：

static void SimpleBoxUnbox() 
{ 
  int myInt = 25; 
 
  // 裝箱操作 
  object boxedInt = myInt; 
 
  // 拆箱操作 
  int unboxedInt = (int)boxedInt; 
}

記住，與執(zhí)行典型的類型轉(zhuǎn)換不同，你必須將其拆箱到一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)類型中。如果你試圖將一塊數(shù)據(jù)拆箱到不正確的數(shù)據(jù)類型中，將會(huì)拋出 InvalidCastException 異常。為了安全起見(jiàn)，如果你不能保證 Object 類型背后的類型，最好使用 try/catch 邏輯把拆箱操作包起來(lái)，盡管這樣會(huì)有些麻煩?？紤]下面的代碼，它將拋出一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)槟阏噲D將裝箱的 int 類型拆箱成一個(gè) long 類型：

static void SimpleBoxUnbox() 
{ 
  int myInt = 25; 
 
  // 裝箱操作 
  object boxedInt = myInt; 
 
  // 拆箱到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)類型，將觸發(fā)運(yùn)行時(shí)異常 
  try 
  { 
    long unboxedLong = (long)boxedInt; 
  } 
  catch (InvalidCastException ex) 
  { 
    Console.WriteLine(ex.Message); 
  } 
}

3.生成的 IL 代碼

當(dāng) C# 編譯器遇到裝箱/拆箱語(yǔ)法時(shí)，它會(huì)生成包含裝箱/拆箱操作的 IL 代碼。如果你用 ildasm.exe 查看編譯的程序集，你會(huì)看到裝箱和拆箱操作對(duì)應(yīng)的 box 和 unbox 指令：

.method assembly hidebysig static 
    void  '<<Main>$>g__SimpleBoxUnbox|0_0'() cil managed 
{ 
  .maxstack  1 
  .locals init (int32 V_0, object V_1, int32 V_2) 
    IL_0000:  nop 
    IL_0001:  ldc.i4.s   25 
    IL_0003:  stloc.0 
    IL_0004:  ldloc.0 
    IL_0005:  box        [System.Runtime]System.Int32 
    IL_000a:  stloc.1 
    IL_000b:  ldloc.1 
    IL_000c:  unbox.any  [System.Runtime]System.Int32 
    IL_0011:  stloc.2 
    IL_0012:  ret 
  } // end of method '<Program>$'::'<<Main>$>g__SimpleBoxUnbox|0_0'

乍一看，裝箱/拆箱似乎是一個(gè)沒(méi)啥用的語(yǔ)言特性，學(xué)術(shù)性大于實(shí)用性。畢竟，你很少需要在一個(gè)本地 Object 變量中存儲(chǔ)一個(gè)本地值類型。然而，事實(shí)是裝箱/解箱過(guò)程是相當(dāng)有用的，因?yàn)樗试S你假設(shè)一切都可以被當(dāng)作 Object 類型來(lái)處理，而 CoreCLR 會(huì)自動(dòng)幫你處理與內(nèi)存有關(guān)的細(xì)節(jié)。

4.實(shí)際應(yīng)用

讓我們來(lái)看看裝箱/拆箱的實(shí)際應(yīng)用，我們以 C# 的 ArrayList 類為例，用它來(lái)保存一批在棧中存儲(chǔ)的整型數(shù)據(jù)。ArrayList 類的相關(guān)方法成員列舉如下：

public class ArrayList : IList, ICloneable 
{ 
  ... 
  public virtual int Add(object? value); 
  public virtual void Insert(int index, object? value); 
  public virtual void Remove(object? obj); 
  public virtual object? this[int index] { get; set; } 
}

請(qǐng)注意，上面 ArrayList 的方法都是對(duì) Object 類型數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。ArrayList 是為操作對(duì)象(代表任何類型)而設(shè)計(jì)的，而對(duì)象是在托管堆上分配的數(shù)據(jù)。請(qǐng)考慮下面代碼：

static void WorkWithArrayList() 
{ 
  // 當(dāng)傳遞給對(duì)象的方法時(shí)，值類型會(huì)自動(dòng)被裝箱 
  ArrayList myInts = new ArrayList(); 
  myInts.Add(10); 
}

盡管你直接將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳入需要 Object 參數(shù)的方法中，但運(yùn)行時(shí)自動(dòng)將分配在棧中的數(shù)據(jù)裝箱。如果你想使用索引器從 ArrayList 中檢索一條數(shù)據(jù)，你必須使用轉(zhuǎn)換操作將堆分配的對(duì)象拆箱為棧分配的整型，因?yàn)?ArrayList 的索引器返回的是 Object 類型，而不是 int 類型。

static void WorkWithArrayList() 
{ 
  // 當(dāng)傳遞給需要對(duì)象參數(shù)的方法時(shí)，值類型就自動(dòng)被裝箱 
  ArrayList myInts = new ArrayList(); 
  myInts.Add(10); 
 
  // 當(dāng)對(duì)象被轉(zhuǎn)換回基于棧存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生拆箱 
  int i = (int)myInts[0]; 
 
  // 由于 WriteLine() 需要的 object 參數(shù)，又重新裝箱了 
  Console.WriteLine("Value of your int: {0}", i); 
}

在調(diào)用 ArrayList.Add() 之前，在棧中分配的 int 數(shù)值被裝箱了，所以它可以被傳入?yún)?shù)為 Object 類型的方法中。從 ArrayList 中檢索到 Object 類型的數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換操作，它就被拆箱成 int 類型。最后，當(dāng)它被傳遞給 Console.WriteLine() 方法時(shí)，又被裝箱了，因?yàn)檫@個(gè)方法的參數(shù)是 Object 類型。