c#拆箱跟裝箱

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Net的類型分為兩種，一種是實值型別，另一種是參考型別。這兩個類型的本質區別，實值型別資料是分配在棧中，而參考型別資料分配在堆上。那麼如果要把一個實值型別資料放到堆上，就需要裝箱操作；反之，把一個放在堆上的實值型別資料取出來，則需要進行拆箱操作。

例如，對於如下簡單的裝箱和拆箱動作陳述式。

    int i = 123;

    object obj = i;//Boxing

 if( obj is int )

        int  j = (int) obj;//Unboxing

為了，更好的詮釋裝箱和拆箱操作，我借用MSDN關於“Boxing”的解釋圖，具體如下。 

明白了這兩名詞的意思，現在說說為什麼要減少裝箱和拆箱操作。

原因有兩個，主要是關於效率：一個就是對於堆的操作效率比較低；另一個就是對於堆上分配的記憶體資源，需要GC來回收，從而降低程式效率。

考慮到這兩點因素，那麼需要在程式中減少裝箱和拆箱操作。

如何減少呢，涉及到這兩個操作比較多的是，格式化輸出操作，例如：String.Format，Console.WriteLine之類的語句。

例如：

    Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2}",

        1,2,3 );

對於“1，2，3”來說，相當於前面的“123”一樣，需要經過裝箱和拆箱兩個操作。那麼如何避免呢，其實只要向WriteLine傳遞參考型別資料即可，也就是按照如下的方式。

    Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2}",

        1.ToString(),2.ToString(),3.ToString() );

由於“1.ToString()”的結果是String類型，屬於參考型別，因此不牽扯裝箱和拆箱操作。

其次，牽扯到裝箱和拆箱操作比較多的就是在集合中，例如：ArrayList或者HashTable之類。

把實值型別資料放到集合中，可能會出現潛在錯誤。例如：

    public struct Person

    {

        private string _Name;

        public string Name

        {

            get{ return _Name; }

            set{ _Name = value; }

        }

 

        public Person( string PersonName )

        {

            _Name = PersonName;

        }

 

        public override string ToString()

        {

            return _Name;

        }

 

    }

    // Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Try to change the name

    p = ( Person ) arrPersons[0] ;

    p.Name = "NewName";

 

    Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It‘s "OldName"

有人可能會說，是否可以按照如下的方式去修改呢。

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can‘t be compiled

很不幸，如上操作不能通過編譯。為什麼呢，對於“( (Person ) arrPersons[0] )”來說，是系統用一個臨時變數來接收拆箱後的實值型別資料，那麼由於實值型別是分配在棧上，那麼操作是對實體操作，可是系統不允許對一個臨時實值型別資料進行修改操作。

    // Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Try to change the name

    p = ( Person ) arrPersons[0] ;

    p.Name = "NewName";

 arrPersons.RemoveAt( 0 );//Remove old data first

    arrPersons.Insert( 0, p );//Add new data

    Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It‘s "NewName"

其實，這樣操作會產生過多裝箱和拆箱操作。那麼更好的方法，可以通過介面來完成，從而減少裝箱和拆箱操作。對於這個例子的介面實現應該如下。

    public interface IPersonName

    {

        string Name{ get;set;}

    }

 public struct Person:IPersonName

    {

        private string _Name;

        public string Name

        {

            get{ return _Name; }

            set{ _Name = value; }

        }

 

        public Person( string PersonName )

        {

            _Name = PersonName;

        }

 public override string ToString()

        {

            return _Name;

        }

    }

// Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Change the name

    ( (IPersonName)arrPersons[0] ).Name = "NewName";

 Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It‘s "NewName"

很多人就問，為什麼實值型別不能修改，即

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can‘t be compiled

而如上的介面類型就能修改呢，即

( (IPersonName)arrPersons[0] ).Name = "NewName";

這是由於產生的臨時變數的類型不同，前者已經在前面進行說明了，後者由於產生的臨時變數的類型為IPersonName，屬於參考型別，那麼相當於臨時變數就是原對象的引用，那麼對於對於它的修改會直接修改到原對象，因此是可以的。可以說這裡的不同本身在於產生臨時對象的類型不同，從而造成本質的區別。

通過介面來改寫，這樣就減少了裝箱和拆箱操作，同時也保證了修改的正確性。不過要注意的是，這裡介面對於的是參考型別，如果介面訪問的或者返回的是實值型別，那麼用介面雖說能實現了，但是對於裝箱和拆箱操作來說，並沒有減少。

對於裝箱和拆箱操作來說，基本上就講完了，只要記住頻繁裝箱和拆箱操作會降低程式效率，因此在編寫的時候要盡量避免。

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