老生常谈–什么是装箱什么是拆箱「建议收藏」

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我们知道.NET具有两个数据类型：值类型和引用类型。因为值类型没有指针引用，不是分配在托管堆中，也不会被GC回收，因此它比引用类型更加高效。但有时我们需要将一种类型的变量转换为另一种类型，这时我们就可以使用装箱/拆箱。

一、什么是装箱

装箱就是将值类型的数据存储在引用类型的变量中。例如在方法中创建了int类型的变量，需要将这个值类型赋值给一个引用类型的变量，这就意味着对这个值进行了装箱操作，代码如下：

void demo()
{ 
   
  int num= 25;
  //这是装箱操作
  object objNum=num;
}

上面的代码就是将值类型分配给object类型变量的过程，这个就是装箱操作。当我们对一个值进行装箱时，CoreCLR会在堆上分配新对象，并将这个值类型的值复制到新分配的对象实例上，然后返回托管堆中新分配对象的引用。

二、什么是拆箱

将装箱反过来操作就是拆箱，也就是将引用类型变量的值转换回栈中值类型的过程。CoreCLR首先会验证接收的数据类型是否等同于被装类型，如果是就把值复制回基于栈存储的变量中。例如下面的代码中，objNum的底层类型是int，就完成了拆箱操作：

void UnBoxDemo()
{ 
   
  int num= 25;
  // 这是装箱操作
  object objNum= num;
  // 这是拆箱操作
  int num2 = (int)objNum;
}

Tip：与普通的类型转换不同，我们必须将其拆箱到一个恰当的数据类型中。如果我们将数据拆箱到不正确的数据类型中，会抛出InvalidCastException异常。因此为了安全起见，如果不能保证Object类型背后的类型，那么应该使用try/catch语句把拆箱操作包起来。

三、IL 代码

当编译器遇到装箱/拆箱语法时，它会生成包含装箱/拆箱操作的IL代码。使用ildasm.exe查看编译的程序集就会看到装箱和拆箱操作对应的box和unbox指令：

.method assembly hidebysig static
    void  '<<Main>$>g__UnBoxDemo|0_0'() cil managed
{ 
   
  .maxstack  1
  .locals init (int32 V_0, object V_1, int32 V_2)
    IL_0000:  nop
    IL_0001:  ldc.i4.s   25
    IL_0003:  stloc.0
    IL_0004:  ldloc.0
    IL_0005:  box        [System.Runtime]System.Int32
    IL_000a:  stloc.1
    IL_000b:  ldloc.1
    IL_000c:  unbox.any  [System.Runtime]System.Int32
    IL_0011:  stloc.2
    IL_0012:  ret
  } // end of method '<Program>$'::'<<Main>$>g__UnBoxDemo|0_0'

上面的IL代码中来看，装箱/拆箱似乎是一个没用的特性。因为我们很少需要在Object变量中存储值类型。但是实际是装箱/解箱过程是有用的，它允许假设一切都可以被当作Object类型来处理，CoreCLR会帮我们处理与内存有关的细节。

四、总结

从程序员角度来看装箱和拆箱是非常方便的，不需要手动去复制和转移内存中的值类型和引用类型的数据。但是装箱/拆箱背后的栈/堆内存转移也会带来性能问题。以下总结了简单的整型数进行装箱和拆箱的步骤：

1. 在托管堆中分配新对象；
2. 在栈中的数据值被转移到该托管堆中的对象上；
3. 当拆箱时，存储在堆中对象上的值被转移回栈中；
4. 堆上未使用的对象将最终被GC回收。

很多时候装箱和拆箱操作不会在性能方面造成重大影响，但是如果一个类似于ArrayList这样的集合包含成千上万条数据，而程序又会频繁操作这些数据，性能的影响就会很明显的。因此在平时编程时应尽量避免发生装箱/拆箱操作。