Boxing and Unboxing (Průvodce programováním v C#)

Boxing je proces převodu typu hodnoty na typ object nebo na jakýkoli typ rozhraní implementovaný tímto typem hodnoty. Když modul common language runtime (CLR) zabalí hodnotový typ do instance System.Object a uloží jej na spravovanou hromadu. Rozbalení extrahuje typ hodnoty z objektu. Boxování je implicitní; unboxování je explicitní. Koncept boxování a rozbalování je základem sjednoceného zobrazení systému typů jazyka C#, ve kterém může být hodnota libovolného typu považována za objekt.

V následujícím příkladu je celočíselná proměnná i a přiřazena k objektu o.

int i = 123;
// The following line boxes i.
object o = i;

Objekt o pak lze rozbalit a přiřadit k celočíselné proměnné i:

o = 123;
i = (int)o;  // unboxing

Následující příklady ukazují, jak se boxování používá v jazyce C#.

// String.Concat example.
// String.Concat has many versions. Rest the mouse pointer on
// Concat in the following statement to verify that the version
// that is used here takes three object arguments. Both 42 and
// true must be boxed.
Console.WriteLine(String.Concat("Answer", 42, true));

// List example.
// Create a list of objects to hold a heterogeneous collection
// of elements.
List<object> mixedList = [];

// Add a string element to the list.
mixedList.Add("First Group:");

// Add some integers to the list.
for (int j = 1; j < 5; j++)
{
    // Rest the mouse pointer over j to verify that you are adding
    // an int to a list of objects. Each element j is boxed when
    // you add j to mixedList.
    mixedList.Add(j);
}

// Add another string and more integers.
mixedList.Add("Second Group:");
for (int j = 5; j < 10; j++)
{
    mixedList.Add(j);
}

// Display the elements in the list. Declare the loop variable by
// using var, so that the compiler assigns its type.
foreach (var item in mixedList)
{
    // Rest the mouse pointer over item to verify that the elements
    // of mixedList are objects.
    Console.WriteLine(item);
}

// The following loop sums the squares of the first group of boxed
// integers in mixedList. The list elements are objects, and cannot
// be multiplied or added to the sum until they are unboxed. The
// unboxing must be done explicitly.
var sum = 0;
for (var j = 1; j < 5; j++)
{
    // The following statement causes a compiler error: Operator
    // '*' cannot be applied to operands of type 'object' and
    // 'object'.
    //sum += mixedList[j] * mixedList[j];

    // After the list elements are unboxed, the computation does
    // not cause a compiler error.
    sum += (int)mixedList[j] * (int)mixedList[j];
}

Console.WriteLine($"Sum: {sum}");

// Output:
// Answer42True
// First Group:
// 1
// 2
// 3
// 4
// Second Group:
// 5
// 6
// 7
// 8
// 9
// Sum: 30

Výkon

V souvislosti s jednoduchými přiřazeními jsou boxování a rozbalení výpočetně náročné procesy. Pokud je typ hodnoty v rámečku, musí být nový objekt přidělen a vytvořen. Do menší míry je přetypování potřebné pro rozbalení také nákladné z hlediska výpočtů. Další informace naleznete v tématu Výkon.

Boxování

Boxing se používá k ukládání hodnotových typů v haldě s automatickým uvolňováním paměti. Boxing je implicitní převod hodnotového typu na typ object nebo na jakýkoli typ rozhraní implementovaný tímto hodnotovým typem. Boxování hodnotového typu vytváří instanci objektu na haldě a zkopíruje hodnotu do nového objektu.

Představte si následující deklaraci proměnné typu hodnota:

int i = 123;

Následující příkaz implicitně použije operaci boxingu na proměnné i:

// Boxing copies the value of i into object o.
object o = i;

Výsledkem tohoto příkazu je vytvoření odkazu na objekt o, v zásobníku, který odkazuje na hodnotu typu int, v haldě. Tato hodnota je kopií hodnoty typu hodnoty přiřazené proměnné i. Rozdíl mezi dvěma proměnnými, i a o, je znázorněn na následujícím obrázku boxerského převodu.

Je také možné provést boxování explicitně jako v následujícím příkladu, ale explicitní boxování není nikdy nutné:

int i = 123;
object o = (object)i;  // explicit boxing

Příklad

Tento příklad převede celočíselnou proměnnou i na objekt o pomocí boxování. Potom se hodnota uložená v proměnné i změní z 123 na 456. Příklad ukazuje, že původní typ hodnoty a boxovaný objekt používají samostatná umístění paměti, a proto mohou ukládat různé hodnoty.

        // Create an int variable
        int i = 123;
        
        // Box the value type into an object reference
        object o = i;  // boxing
        
        // Display the initial values
        Console.WriteLine($"Value of i: {i}");
        Console.WriteLine($"Value of boxed object o: {o}");
        
        // Modify the original value type
        i = 456;
        
        // Display the values after modification
        Console.WriteLine("\nAfter changing i to 456:");
        Console.WriteLine($"Value of i: {i}");
        Console.WriteLine($"Value of boxed object o: {o}");
        
        // Output:
        // Value of i: 123
        // Value of boxed object o: 123

        // After changing i to 456:
        // Value of i: 456
        // Value of boxed object o: 123

Rozbalení

Unboxing je explicitní převod z typu object na hodnotový typ nebo z typu rozhraní na hodnotový typ, který implementuje toto rozhraní. Operace rozbalení se skládá z:

• Zkontrolujte instanci objektu a ujistěte se, že se jedná o zabalenou hodnotu zadaného typu hodnoty.

• Kopírování hodnoty z instance do proměnné hodnotového typu.

Následující příkazy ukazují operace boxingu i unboxingu:

int i = 123;      // a value type
object o = i;     // boxing
int j = (int)o;   // unboxing

Následující obrázek znázorňuje výsledek předchozích tvrzení:

Aby bylo rozbalení hodnotových typů úspěšné v běhu programu, musí být položka, která se rozbaluje, odkazem na objekt, jenž byl dříve vytvořen zaboxováním instance tohoto typu hodnoty. Pokus o rozbalení null způsobí NullReferenceException. Pokus o rozbalování odkazu na nekompatibilní typ hodnoty vyvolá InvalidCastException.

Příklad

Následující příklad ukazuje případ neplatného rozbalení a výsledného InvalidCastException. Při použití try a catchse při výskytu chyby zobrazí chybová zpráva.

class TestUnboxing
{
    static void Main()
    {
        int i = 123;
        object o = i;  // implicit boxing

        try
        {
            int j = (short)o;  // attempt to unbox

            Console.WriteLine("Unboxing OK.");
        }
        catch (InvalidCastException e)
        {
            Console.WriteLine($"{e.Message} Error: Incorrect unboxing.");
        }
    }
}

Tento program vypíše:

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

Pokud změníte výrok:

int j = (short)o;

Do:

int j = (int)o;

Převod se provede a zobrazí se výstup:

Unboxing OK.

Specifikace jazyka C#

Další informace najdete ve specifikaci jazyka C# . Specifikace jazyka je konečným zdrojem syntaxe a použití jazyka C#.

Viz také

• odkazové typy
• typy hodnot