Effective C# Item17：盡量減少裝箱和拆箱

    裝箱和拆箱存在的意義：實值型別是資料的容器，它儲存在堆棧上，不具備多態性，而.NET架構在整個對象層次的設計中，使用System.Object作為所有類型的基類，但是Obejct是參考型別，而作為實值型別的基類System.ValueType，是從System.Object派生出來的，這就產生了矛盾，裝箱和拆箱就是為瞭解決這兩種類型之間的差異。

    裝箱會將一個實值型別放入一個未具名類型（untyped）的引用對象中，從而允許該實值型別應用於那些只能使用參考型別的場合。拆箱則會從前面的裝箱對象中提取出一個實值型別的副本。裝箱和拆箱都是比較耗時的操作。

    裝箱操作會將實值型別轉換為一個參考型別，這個過程中會建立一個新的引用獨享，然後將其分配到堆上，同時實值型別的副本會被儲存在該引用對象內部。當我們需要從裝箱對象中擷取任何資訊時，會建立實值型別的一個副本，然後將其返回。其中的關鍵是：當我們需要參考型別時，會建立一個新的參考型別的對象並將其放入到堆中；當我們需要訪問已經裝箱的對象資訊時，就會建立對應實值型別的一個副本，並將其返回。

    裝箱和拆箱最大的問題是它們會自動發生。當我們使用的是實值型別，而期望的是參考型別，那麼編譯器就會自動產生裝箱和拆箱語句。

   我們來看下面的語句，居然也發生了裝箱和拆箱操作。

Console.WriteLine("A few numbers:{0}, {1}, {2}",
25, 32, 50);

    上述代碼之所以發生了裝箱，是因為WriteLine方法需要的參數類型是System.Object，而25是一個int類型，屬於實值型別，因此需要裝箱，而在WriteLine方法內部實現時，需要調用方法參數的ToString()方法，為了調用裝箱對象的方法，就會發生拆箱的操作。

    為了避免裝箱和拆箱，可以將上述代碼進行如下修改。

Console.WriteLine("A few numbers:{0}, {1}, {2}",
25.ToString(), 32.ToString(), 50.ToString());

    另外，由於裝箱和拆箱都會產生新的執行個體，那麼有時會產生一些詭異的bug，我們來查看下面的代碼。

代碼

 1 public struct Person
 2 {
 3   private string _Name;
 4 
 5   public string Name
 6   {
 7     get
 8     {
 9       return _Name;
10     }
11     set
12     {
13       _Name = value;
14     }
15   }
16 
17   public override string ToString( )
18   {
19     Return _Name;
20   }
21 }
22 
23  // Using the Person in a collection:
24 ArrayList attendees = new ArrayList( );
25 Person p = new Person( "Old Name" );
26 attendees.Add( p );
27 
28 // Try to change the name:
29 // Would work if Person was a reference type.
30 Person p2 = (( Person )attendees[ 0 ] );
31 p2.Name = "New Name";
32 
33 // Writes "Old Name":
34 Console.WriteLine(
35   attendees[ 0 ].ToString( ));

    上述代碼中，Person是一個實值型別，在將其放入ArrayList時，會進行裝箱操作，這時會有一次複製操作，當我們需要獲得ArrayList內Person對象的資訊時，需要一次拆箱，又會有一次複製操作，因此，當我們並沒有對ArrayList內的對象進行修改，而是針對副本進行修改。

    我們可以通過以下的方式來修改上述代碼存在的問題。

代碼

 1 public interface IPersonName
 2 {
 3   string Name
 4   {
 5     get; set;
 6   }
 7 }
 8 
 9 struct Person : IPersonName
10 {
11   private string _Name;
12 
13   public string Name
14   {
15     get
16     {
17       return _Name;
18     }
19     set
20     {
21       _Name = value;
22     }
23   }
24 
25   public override string ToString( )
26   {
27     return _Name;
28   }
29 }
30 
31 // Using the Person in a collection:
32 ArrayList attendees = new ArrayList( );
33 Person p = new Person( "Old Name" );
34 attendees.Add( p ); // box
35 
36 // Try to change the name:
37 // Use the interface, not the type.
38 // No Unbox needed
39 (( IPersonName )attendees[ 0 ] ).Name = "New Name";
40 
41 // Writes "New Name":
42 Console.WriteLine(
43   attendees[ 0 ].ToString( )); // unbox
44 
45 

    裝箱後的參考型別實現了原來實值型別對象上所有的介面，這意味著不會再發生複製，但是當我們調用IPersonName.Name屬性時，它會將調用請求轉寄給“箱子”內部的實值型別，在實值型別上實現介面使我們可以訪問”箱子“的內部，從而允許直接改變ArrayList中的資訊。

 

   總之，我們應該對任何將實值型別轉換為System.Object或者介面類型的構造保持密切的關注，例如將實值型別放入集合中，在實值型別上調用System.Object定義的方法等，這些操作都會將實值型別轉換為System.Object，只要有可能，我們都應該避免這種轉換。