Effective C# 减少装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）操作

为了便于文章的开展，首先介绍装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）这两个名词。.Net的类型分为两种，一种是值类型，另一种是引用类型。这两个类型的本质区别，值类型数据是分配在栈中，而引用类型数据分配在堆上。那么如果要把一个值类型数据放到堆上，就需要装箱操作；反之，把一个放在堆上的值类型数据取出来，则需要进行拆箱操作。

 

例如，对于如下简单的装箱和拆箱操作语句。

    int i = 123;

    object obj = i;//Boxing

 

    if( obj is int )

        int  j = (int) obj;//Unboxing

 

为了，更好的诠释装箱和拆箱操作，我借用MSDN关于“Boxing”的解释图，具体如下。

 

 

明白了这两名词的意思，现在说说为什么要减少装箱和拆箱操作。

原因有两个，主要是关于效率：一个就是对于堆的操作效率比较低；另一个就是对于堆上分配的内存资源，需要GC来回收，从而降低程序效率。

 

考虑到这两点因素，那么需要在程序中减少装箱和拆箱操作。

如何减少呢，涉及到这两个操作比较多的是，格式化输出操作，例如：String.Format，Console.WriteLine之类的语句。

例如：

    Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2}",

        1,2,3 );

 

对于“1，2，3”来说，相当于前面的“123”一样，需要经过装箱和拆箱两个操作。那么如何避免呢，其实只要向WriteLine传递引用类型数据即可，也就是按照如下的方式。

    Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2}",

        1.ToString(),2.ToString(),3.ToString() );

 

由于“1.ToString()”的结果是String类型，属于引用类型，因此不牵扯装箱和拆箱操作。

 

其次，牵扯到装箱和拆箱操作比较多的就是在集合中，例如：ArrayList或者HashTable之类。

把值类型数据放到集合中，可能会出现潜在错误。例如：

    public struct Person

    {

        private string _Name;

        public string Name

        {

            get{ return _Name; }

            set{ _Name = value; }

        }

 

        public Person( string PersonName )

        {

            _Name = PersonName;

        }

 

        public override string ToString()

        {

            return _Name;

        }

 

    }

 

    // Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Try to change the name

    p = ( Person ) arrPersons[0] ;

    p.Name = "NewName";

 

    Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "OldName"

 

这个问题其实在前面的文章中已经讲过了。有人可能会说，是否可以按照如下的方式去修改呢。

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can't be compiled

 

很不幸，如上操作不能通过编译。为什么呢，对于“( (Person ) arrPersons[0] )”来说，是系统用一个临时变量来接收拆箱后的值类型数据，那么由于值类型是分配在栈上，那么操作是对实体操作，可是系统不允许对一个临时值类型数据进行修改操作。

    // Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Try to change the name

    p = ( Person ) arrPersons[0] ;

    p.Name = "NewName";

 

    arrPersons.RemoveAt( 0 );//Remove old data first

    arrPersons.Insert( 0, p );//Add new data

    Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "NewName"

 

其实，这样操作会产生过多装箱和拆箱操作。那么更好的方法，可以通过接口来完成，从而减少装箱和拆箱操作。对于这个例子的接口实现应该如下。

    public interface IPersonName

    {

        string Name{ get;set;}

    }

 

    public struct Person:IPersonName

    {

        private string _Name;

        public string Name

        {

            get{ return _Name; }

            set{ _Name = value; }

        }

 

        public Person( string PersonName )

        {

            _Name = PersonName;

        }

 

        public override string ToString()

        {

            return _Name;

        }

    }

 

       // Using the person in a collection

    ArrayList arrPersons = new ArrayList();

    Person p = new Person( "OldName" );

    arrPersons.Add( p );

   

    // Change the name

    ( (IPersonName)arrPersons[0] ).Name = "NewName";

 

    Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "NewName"

 

很多人就问，为什么值类型不能修改，即

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can't be compiled

而如上的接口类型就能修改呢，即

( (IPersonName)arrPersons[0] ).Name = "NewName";

这是由于产生的临时变量的类型不同，前者已经在前面进行说明了，后者由于产生的临时变量的类型为IPersonName，属于引用类型，那么相当于临时变量就是原对象的引用，那么对于对于它的修改会直接修改到原对象，因此是可以的。可以说这里的不同本身在于产生临时对象的类型不同，从而造成本质的区别。

 

通过接口来改写，这样就减少了装箱和拆箱操作，同时也保证了修改的正确性。不过要注意的是，这里接口对于的是引用类型，如果接口访问的或者返回的是值类型，那么用接口虽说能实现了，但是对于装箱和拆箱操作来说，并没有减少。

 

对于装箱和拆箱操作来说，基本上就讲完了，只要记住频繁装箱和拆箱操作会降低程序效率，因此在编写的时候要尽量避免。