Упаковка-преобразование и распаковка-преобразование (Руководство по программированию на C#)
Упаковка представляет собой процесс преобразования типа значения в тип object или в любой другой тип интерфейса, реализуемый этим типом значения. Когда тип значения упаковывается общеязыковой средой выполнения (CLR), он инкапсулирует значение внутри экземпляра System.Object и сохраняет его в управляемой куче. Операция распаковки извлекает тип значения из объекта. Упаковка является неявной; распаковка является явной. Понятия упаковки и распаковки лежат в основе единой системы типов C#, в которой значение любого типа можно рассматривать как объект.
В следующем примере выполнена операция iупаковки целочисленной переменной , которая присвоена объекту o.
int i = 123;
// The following line boxes i.
object o = i;
Затем можно выполнить операцию распаковки объекта oи присвоить его целочисленной переменной i:
o = 123;
i = (int)o; // unboxing
Следующий пример иллюстрирует использование упаковки в 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
Производительность
По сравнению с простыми операциями присваивания операции упаковки и распаковки являются весьма затратными процессами с точки зрения вычислений. При выполнении упаковки типа значения необходимо создать и разместить новый объект. Объем вычислений при выполнении операции распаковки, хотя и в меньшей степени, но тоже весьма значителен. Дополнительные сведения см. в разделе Производительность.
Упаковка-преобразование
Упаковка используется для хранения типов значений в куче со сбором мусора. Упаковка представляет собой неявное преобразование типа значения в тип object или в любой другой тип интерфейса, реализуемый этим типом значения. При упаковке типа значения в куче выделяется экземпляр объекта и выполняется копирование значения в этот новый объект.
Рассмотрим следующее объявление переменной типа значения.
int i = 123;
Следующий оператор неявно применяет операцию упаковки к переменной i.
// Boxing copies the value of i into object o.
object o = i;
Результат этого оператора создает ссылку на объект o в стеке, которая ссылается на значение типа int в куче. Это значение является копией значения типа значения, присвоенного переменной i. Разница между этими двумя переменными, i и o, показана на рисунке упаковки-преобразования ниже:
Можно также выполнять упаковку явным образом, как в следующем примере, однако явная упаковка не является обязательной.
int i = 123;
object o = (object)i; // explicit boxing
Пример
В этом примере целочисленная переменная i преобразуется в объект o при помощи упаковки. Затем значение, хранимое переменной i, меняется с 123 на 456. В примере показано, что исходный тип значения и упакованный объект используют отдельные ячейки памяти, а значит могут хранить разные значения.
class TestBoxing
{
static void Main()
{
int i = 123;
// Boxing copies the value of i into object o.
object o = i;
// Change the value of i.
i = 456;
// The change in i doesn't affect the value stored in o.
System.Console.WriteLine("The value-type value = {0}", i);
System.Console.WriteLine("The object-type value = {0}", o);
}
}
/* Output:
The value-type value = 456
The object-type value = 123
*/
Распаковка-преобразование
Распаковка является явным преобразованием из типа object в тип значения или из типа интерфейса в тип значения, реализующего этот интерфейс. Операция распаковки состоит из следующих действий:
проверка экземпляра объекта на то, что он является упакованным значением заданного типа значения;
копирование значения из экземпляра в переменную типа значения.
В следующем коде показаны операции по упаковке и распаковке.
int i = 123; // a value type
object o = i; // boxing
int j = (int)o; // unboxing
На рисунке ниже представлен результат выполнения этого кода.
Для успешной распаковки типов значений во время выполнения необходимо, чтобы экземпляр, который распаковывается, был ссылкой на объект, предварительно созданный с помощью упаковки экземпляра этого типа значения. Попытка распаковать null создает исключение NullReferenceException. Попытка распаковать ссылку на несовместимый тип значения создает исключение InvalidCastException.
Пример
В следующем примере показан случай недопустимой распаковки, в результате чего создается исключение InvalidCastException. В случае использования try и catch при возникновении ошибки выводится сообщение.
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("{0} Error: Incorrect unboxing.", e.Message);
}
}
}
При выполнении этой программы выводится следующий результат:
Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.
При изменении оператора:
int j = (short)o;
на:
int j = (int)o;
будет выполнено преобразование со следующим результатом:
Unboxing OK.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
