C#装箱和拆箱的原理介绍

了解 C# 的装箱和拆箱是编程中的基本知识之一。本文将介绍什么是装箱和拆箱，它们在 C# 中的用途以及它们的原理。

什么是装箱和拆箱

装箱和拆箱 (boxing and unboxing) 是 .NET 框架中的一个重要概念。它用于将值类型 (value type) 转换成引用类型 (reference type)，或将引用类型转换成值类型。在 C# 编程中，装箱和拆箱是常用的技术之一，通常用于数据的存储、调用方法以及在集合中传递值类型的对象。

装箱：将值类型数据封装为一个对象，使其可以被当作 Object 对象来处理。

拆箱：将封装好的对象重新转换成值类型数据。

装箱原理

当对一个值类型对象进行装箱时，CLR 会在堆上为该值类型对象分配一段内存，将值类型对象的值复制到这段内存中，并在堆上创建一个对象引用指向这段内存。

以下代码示例演示了装箱的过程：

int i = 10;
object obj = i; // 装箱操作

上面的代码，首先声明了一个 int 类型的变量 i，并赋予它值为 10。接着，将变量 i 赋值给一个 object 类型的变量 obj，此时就进行了一次装箱操作。

拆箱原理

当对一个引用类型对象进行拆箱时，CLR 会检查这个引用对象是否封装了一个值类型对象。如果是，则将该值类型对象的值复制到一个新的值类型变量中，并返回对该变量的引用。

以下代码示例演示了拆箱的过程：

object obj = 10; // 装箱操作
int i = (int)obj; // 拆箱操作

上面的代码中，首先使用装箱操作将整数值 10 存储为一个 object 对象。接着，将 obj 强制转换为 int 类型变量 i，这个操作被称为拆箱操作。

需要注意的是，当进行拆箱操作时，必须确保被拆箱的对象实际上封装了一个值类型的对象，否则会抛出异常。如下代码所示：

object obj = "hello";
int i = (int)obj; // 抛出System.InvalidCastException

示例说明

下面分别通过代码示例对装箱和拆箱进行说明。

装箱示例

// 定义整型变量
int num = 10;
// 装箱操作
object obj = num;
// 输出对象的类型
Console.WriteLine(obj.GetType());

输出结果为：System.Int32。说明 obj 变量是 int 值类型装箱后的对象。

拆箱示例

// 定义整型对象变量
object obj = 10;
// 拆箱操作
int num = (int)obj;
// 输出变量的类型和值
Console.WriteLine(num.GetType());
Console.WriteLine(num);

输出结果为：

System.Int32
10

说明 obj 变量中存储的是 int 类型的值，通过拆箱操作转换成了整型变量。