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。

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