22.C#. Упаковка и распаковка объектов значимых типов.

Упаковка (boxing) – получение ссылки на объект значимого типа:

 выделение в управляемой куче памяти

 копирование полей значимого типа

 возврат адреса объекта

C# сам генерирует код упаковки

Point p = new Point();

ArrayList list = new ArrayList();

for (int i = 0; i < 10; ++i)

{

p.X = p.Y = i;

list.Add(p);  упаковка

}

Распаковка (unboxing) – получение объекта значимого типа по ссылке на его упакованную форму

 при распаковке не происходит копирования

 но чаще всего копирование происходит вслед за распаковкой

Point p = (Point)list[0];

p.X = p.Y = 0;

Object o = p;

((Point)o).Offset(1, 1);

Console.WriteLine(o);

Упаковка-преобразование представляет собой процесс преобразования типа значения в тип object или любой другой тип интерфейса, реализуемый этим типом значения. Когда тип значения упаковывается средой CLR, она создает программу-оболочку значения внутри System.Object и сохраняет ее в управляемой куче. Операция распаковки-преобразования извлекает тип значения из объекта. В следующем примере выполнена операция упаковки-преобразования целочисленной переменой i, которая присвоена объекту o.

Язык C#

int i = 123;

object o = (object)i; // boxing

Можно затем выполнить операцию распаковки-преобразования объекта o и назначить его целочисленной переменной i:

Язык C#

o = 123;

i = (int)o; // unboxing

Производительность

По сравнению с простыми операциями присваивания операции упаковки-преобразования и распаковки-преобразования являются весьма затратными процессами с точки зрения вычислений. При выполнении упаковки-преобразования типа значения необходимо создать и разместить новый объект. Объем вычислений при выполнении операции распаковки-преобразования, 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 "сбора мусора". Упаковка представляет собой неявное преобразование типа значения в тип object или 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.

Язык C#

int i = 123;

Следующий оператор неявно применяет операцию упаковки к переменной i.

Язык C#

object o = i; // Implicit boxing

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, назначенного переменной i. Разница между двумя этими переменными, i и o, продемонстрирована на рисунке ниже.

Упаковка-преобразование

Можно также выполнять упаковку явным способом, как в следующем примере, однако явная упаковка не является обязательной.

Язык C#

int i = 123;

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

Описание

Этот пример преобразует целочисленную переменную i 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.

Пример

Язык C#

class TestBoxing

{

static void Main()

{

int i = 123;

object o = i; // Implicit boxing

i = 456; // Change the contents of i

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*/

В следующем примере показан случай недопустимого процесса распаковки, в результате которого вызывается InvalidCastException. При использовании try и catch, когда возникает ошибка, выводится сообщение об ошибке.

Язык C#

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.

Распаковка-преобразование

Распаковка является явным преобразованием из типа object в тип значения или из типа интерфейса в тип значения, его реализующее. 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 следующих операторах показаны операции по упаковке и распаковке.

Язык C#

int i = 123; // a value type

object o = i; // boxing

int j = (int)o; // unboxing

На следующем рисунке представлен результат выполнения предыдущих операторов.

Распаковка-преобразование

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 или ссылку в несовместимый тип значения вызовет InvalidCastException.