Effective C# Item17：尽量减少装箱和拆箱

    装箱和拆箱存在的意义：值类型是数据的容器，它存储在堆栈上，不具备多态性，而.NET框架在整个对象层次的设计中，使用System.Object作为所有类型的基类，但是Obejct是引用类型，而作为值类型的基类System.ValueType，是从System.Object派生出来的，这就产生了矛盾，装箱和拆箱就是为了解决这两种类型之间的差异。

    装箱会将一个值类型放入一个未具名类型（untyped）的引用对象中，从而允许该值类型应用于那些只能使用引用类型的场合。拆箱则会从前面的装箱对象中提取出一个值类型的副本。装箱和拆箱都是比较耗时的操作。

    装箱操作会将值类型转换为一个引用类型，这个过程中会创建一个新的引用独享，然后将其分配到堆上，同时值类型的副本会被存储在该引用对象内部。当我们需要从装箱对象中获取任何信息时，会创建值类型的一个副本，然后将其返回。其中的关键是：当我们需要引用类型时，会创建一个新的引用类型的对象并将其放入到堆中；当我们需要访问已经装箱的对象信息时，就会创建对应值类型的一个副本，并将其返回。

    装箱和拆箱最大的问题是它们会自动发生。当我们使用的是值类型，而期望的是引用类型，那么编译器就会自动产生装箱和拆箱语句。

   我们来看下面的语句，居然也发生了装箱和拆箱操作。

  
  

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

    上述代码之所以发生了装箱，是因为WriteLine方法需要的参数类型是System.Object，而25是一个int类型，属于值类型，因此需要装箱，而在WriteLine方法内部实现时，需要调用方法参数的ToString()方法，为了调用装箱对象的方法，就会发生拆箱的操作。

    为了避免装箱和拆箱，可以将上述代码进行如下修改。

  
  

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

    另外，由于装箱和拆箱都会产生新的实例，那么有时会产生一些诡异的bug，我们来查看下面的代码。

代码

   
   

    
    
    
     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( ));
   
   

    上述代码中，Person是一个值类型，在将其放入ArrayList时，会进行装箱操作，这时会有一次复制操作，当我们需要获得ArrayList内Person对象的信息时，需要一次拆箱，又会有一次复制操作，因此，当我们并没有对ArrayList内的对象进行修改，而是针对副本进行修改。

    我们可以通过以下的方式来修改上述代码存在的问题。

代码

   
   

    
    
    
     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 
    
    
   
   

    装箱后的引用类型实现了原来值类型对象上所有的接口，这意味着不会再发生复制，但是当我们调用IPersonName.Name属性时，它会将调用请求转发给“箱子”内部的值类型，在值类型上实现接口使我们可以访问”箱子“的内部，从而允许直接改变ArrayList中的信息。

 

   总之，我们应该对任何将值类型转换为System.Object或者接口类型的构造保持密切的关注，例如将值类型放入集合中，在值类型上调用System.Object定义的方法等，这些操作都会将值类型转换为System.Object，只要有可能，我们都应该避免这种转换。