Boxing e unboxing (Guida alla programmazione in C#)

Il boxing è il processo di conversione di un tipo valore nel tipo object o in qualsiasi tipo di interfaccia implementato da questo tipo di valore. Quando il Common Language Runtime (CLR) effettua il boxing di un tipo valore, avvolge il valore all'interno di un'istanza System.Object e lo archivia nell'heap gestito. Unboxing estrae il tipo di valore dall'oggetto . Il boxing è implicito; l'unboxing è esplicito. Il concetto di boxing e unboxing alla base della visione unificata di C# del sistema di tipi, in cui un valore di qualsiasi tipo può essere trattato come oggetto.

Nell'esempio seguente, la variabile i numero intero viene boxed e assegnata all'oggetto o.

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

L'oggetto o può quindi essere estratto dalla scatola e assegnato alla variabile intera i.

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

Gli esempi seguenti illustrano come viene utilizzato il boxing in 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 = new List<object>();

// 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];
}

// The sum displayed is 30, the sum of 1 + 4 + 9 + 16.
Console.WriteLine("Sum: " + sum);

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

Prestazioni

In relazione alle semplici assegnazioni, il boxing e l'unboxing sono processi computazionali costosi. Quando un tipo di valore viene incapsulato, un nuovo oggetto deve essere allocato e costruito. In misura minore, anche il cast richiesto per unboxing è costoso dal punto di vista computazionale. Per altre informazioni, vedere Performance.

Boxe

Il boxing viene utilizzato per archiviare i tipi valore all'interno del sistema di Garbage Collection. Boxing è una conversione implicita di un tipo valore al tipo object o a qualsiasi tipo di interfaccia implementato da questo tipo valore. L'incapsulamento di un tipo valore alloca un'istanza di oggetto nell'heap e copia il valore nel nuovo oggetto.

Si consideri la dichiarazione seguente di una variabile di tipo valore:

int i = 123;

L'istruzione seguente applica in modo implicito l'operazione boxing sulla variabile i:

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

Il risultato di questa istruzione è la creazione di un riferimento oall'oggetto , nello stack, che fa riferimento a un valore del tipo int, nell'heap. Questo valore è una copia del valore di tipo valore assegnato alla variabile i. La differenza tra le due variabili, i e o, è illustrata nell'immagine seguente della conversione boxing.

È anche possibile eseguire il boxing in modo esplicito come nell'esempio seguente, ma il boxing esplicito non è mai necessario:

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

Esempio

In questo esempio viene convertita una variabile i integer in un oggetto o utilizzando il boxing. Il valore archiviato nella variabile i viene quindi modificato da 123 a 456. L'esempio mostra che il tipo di valore originale e l'oggetto boxed usano posizioni di memoria separate e pertanto possono archiviare valori diversi.

        // 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

Apertura della confezione

Unboxing è una conversione esplicita dal tipo object a un tipo di valore o da un tipo di interfaccia a un tipo di valore che implementa l'interfaccia. Un'operazione unboxing è costituita da:

• Controllo dell'istanza dell'oggetto per verificare che sia un valore boxato del tipo di valore specificato.

• Copia del valore dall'istanza nella variabile di tipo valore.

Le istruzioni seguenti illustrano le operazioni di boxing e di unboxing:

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

La figura seguente illustra il risultato delle istruzioni precedenti:

Affinché l'unboxing dei tipi valore abbia esito positivo in fase di esecuzione, l'elemento sottoposto a unboxing deve essere un riferimento a un oggetto creato in precedenza eseguendo il boxing di un'istanza di tale tipo di valore. Provando a disimballare null, provoca un NullReferenceException. Il tentativo di eseguire un unboxing su un riferimento a un tipo di valore incompatibile causa un'eccezione InvalidCastException.

Esempio

Nell'esempio seguente viene illustrato un caso di unboxing non valido e il risultato InvalidCastException. Se si usa try e catch, viene visualizzato un messaggio di errore quando si verifica l'errore.

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

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

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

Questo programma restituisce:

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

Se si modifica l'istruzione :

int j = (short)o;

A:

int j = (int)o;

la conversione verrà eseguita e si otterrà l'output:

Unboxing OK.

Specifiche del linguaggio C#

Per ulteriori informazioni, consulta le Specifiche del linguaggio C# . La specifica del linguaggio costituisce il riferimento ufficiale principale per la sintassi e l'uso di C#.

Vedere anche

• Tipi di riferimento
• Tipi di valore