.NET Core CSharp 中級篇 2-1 裝箱與拆箱

来源:https://www.cnblogs.com/WarrenRyan/archive/2019/07/29/11267096.html
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.NET Core CSharp 中級篇 2 1 本節內容為裝箱與拆箱 簡介 裝箱和拆箱是一個相對抽象的概念。你可以想象一下一堆滿載貨物的大卡車,他是由許多工人將貨物集中堆放裝入的,對於我們而言在沒有打開貨箱的時候,我們可以知道這是一輛運貨的卡車,裡面有著許多貨物,但是具體貨物是什麼,我們只有打開後 ...


.NET Core CSharp 中級篇 2-1

本節內容為裝箱與拆箱

簡介

裝箱和拆箱是一個相對抽象的概念。你可以想象一下一堆滿載貨物的大卡車,他是由許多工人將貨物集中堆放裝入的,對於我們而言在沒有打開貨箱的時候,我們可以知道這是一輛運貨的卡車,裡面有著許多貨物,但是具體貨物是什麼,我們只有打開後才能知道,並且對於貨箱而言,它可以存放任意體積小於自身的貨物,也就是說貨箱具有通配性。事實上在C#中也是這樣,裝箱就是將具有實際數據的變數(值類型)打包成一個引用類型(Object),而我們貨物到貨箱的變化,就是我們本節所需要談論的裝箱與拆箱。利用裝箱和拆箱功能,可通過允許值類型的任何值與Object 類型的值相互轉換,將值類型與引用類型鏈接起來。

裝箱

裝箱是將值類型轉換為引用類型,在此前對於基礎類型的講述中,我曾經提到過值類型是在棧中進行分配的,而引用類型是在堆中進行分配,並且需要註意的是,這個堆,是托管堆。托管堆對應於垃圾回收,也就是說用垃圾回收堆中存儲值類型。裝箱是值類型到 object 類型或到此值類型所實現的任何介面類型的隱式轉換。這裡的運用一種最普通的場景是,調用一個含類型為Object的參數的方法,該Object可支持任意類型,因為所有類型都隱式的繼承於Object類,以便通用。當你需要將一個值類型(如Int32)傳入時,需要裝箱。另一種用法是,一個非泛型的容器,同樣是為了保證通用,而將元素類型定義為Object。於是,要將值類型數據加入容器時,需要裝箱。

這是一個非常簡單的裝箱操作:

double price = 13.53;
object temp = price;

這段代碼看似異常的和諧和簡單,但是你是否想過這個過程發生了什麼呢?

還記得我們在類的生命周期中講到的類的創建過程嗎?裝箱事實上是一樣的,裝箱對值類型在堆中分配一個對象實例,並將該值複製到新的對象中。按三步進行。

  • 新分配托管堆記憶體,值得註意的是,這裡記憶體需要加上方法表指針和SyncBlockIndex指針
  • 將值類型的實例欄位拷貝到新分配的記憶體中。
  • 返回托管堆中新分配對象的地址。這個地址就是一個指向對象的引用了。

顯然,從裝箱的過程上可以看出,裝箱時,生成了一個全新的引用類型,創建類型必定伴隨著相對較大的時間損耗。所以應該儘量避免裝箱。通常對於裝箱的情形,我們可以通過重載函數或者通過泛型來避免。但是假設你想改造的代碼為第三方程式集,你無法更改,那你只能是裝箱了。對於裝箱的過程,在C#中都是隱式的,如果你想要觀察這個過程,我建議你使用dnSpy或者ILSpy進行反編譯分析IL代碼。

不過裝箱看似只是一個損耗性能的操作,偶爾也是有作用的一種最普通的場景是,調用一個含類型為Object的參數的方法,該Object可支持任意為型,以便通用。當你需要將一個值類型(如Int32)傳入時,需要裝箱。另一種用法是,一個非泛型的容器,同樣是為了保證通用,而將元素類型定義為Object。於是,要將值類型數據加入容器時,需要裝箱。

並且特別的,對於已裝箱的對象,因為無法直接調用其指定方法,所以必須先拆箱,再調用方法,但再次拆箱,會生成新的棧實例,而無法修改裝箱對象。這句話我此前學習C#的時候也糾結了一段時間,後來恍然大悟。直白的意思有點類似於你克隆了你自己,和你一模一樣,但是你兩是同一個人嗎?顯然不是,你操作克隆人並不會對你有任何的影響。

下麵這段代碼你可以嘗試一下

struct Test
{
    public int x;
    public void test(int x)
    {
        this.x = x;
    }
}


Test t = new Test();
t.x = 100;
object a = t;//裝箱
((Test)a).test(300);//x還是100不變,為什麼

拆箱

相對於裝箱,將一個引用類型(object)類型轉換成值類型的過程就是拆箱,說明確一點就是從 object 類型到值類型或從介面類型到實現該介面的值類型的顯式轉換。拆箱會檢查對象實例,確保它是給定值類型的一個裝箱值。將該值從實例複製到值類型變數中。不過我查閱了很多資料,對於拆箱操作,講的少之又少,我猜測,拆箱過程中,會調用GetType這種方法進行嚴格的匹配。

double price = 13.53;
object obj = price;
double temp = (double) obj;

這是一個拆箱的過程,是將值類型轉換為引用類型,再由引用類型轉換為值類型的過程。首先獲取托管堆中屬於值類型那部分欄位的地址,這一步是嚴格意義上的拆箱。將引用對象中的值拷貝到位於線程堆棧上的值類型實例中。可以認為和裝箱是互反操作。嚴格意義上的拆箱,並不影響性能,但伴隨這之後的拷貝數據的操作就會同裝箱操作中一樣影響性能。

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後續我會補上習題以及圖片

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