.NET面试题解析(02)-拆箱与装箱

简介: 转自:  http://www.cnblogs.com/anding/p/5236739.html常见面试题目:1.什么是拆箱和装箱?2.什么是箱子?3.箱子放在哪里?4.装箱和拆箱有什么性能影响?5.

转自:  http://www.cnblogs.com/anding/p/5236739.html

常见面试题目:

1.什么是拆箱和装箱?

2.什么是箱子?

3.箱子放在哪里?

4.装箱和拆箱有什么性能影响?

5.如何避免隐身装箱?

6.箱子的基本结构?

7.装箱的过程?

8.拆箱的过程?

9.下面这段代码输出什么?共发生多少次装箱?多少次拆箱?

int i = 5;
object obj = i;
IFormattable ftt = i;
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, ftt));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(ftt, obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, (int)obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, (int)ftt));

  深入浅出装箱与拆箱

有拆必有装,有装必有拆。

在上一文中我们提到,所有值类型都是继承自System.ValueType,而System.ValueType又是来自何方呢,不难发现System.ValueType继承自System.Object。因此Object是.NET中的万物之源,几乎所有类型都来自她,这是装箱与拆箱的基础。

特别注意的是,本文与上一文有直接关联,需要先了解上一文中值类型与引用类型的原理,才可以更好理解本文的内容。

微笑 基本概念

拆箱与装箱就是值类型与引用类型的转换,她是值类型和引用类型之间的桥梁,他们可以相互转换的一个基本前提就是上面所说的:Object是.NET中的万物之源

先看看一个小小的实例代码:

            int x = 1023;
            object o = x; //装箱
            int y = (int) o; //拆箱

装箱:值类型转换为引用对象,一般是转换为System.Object类型或值类型实现的接口引用类型;

拆箱:引用类型转换为值类型,注意,这里的引用类型只能是被装箱的引用类型对象;

由于值类型和引用类型在内存分配的不同,从内存执行角度看,拆箱与装箱就势必存在内存的分配与数据的拷贝等操作,这也是装箱与拆箱性能影响的根源。

大笑 装箱的过程

int x = 1023;
object o = x; //装箱

装箱就是把值类型转换为引用类型,具体过程:

  • 1.在堆中申请内存,内存大小为值类型的大小,再加上额外固定空间(引用类型的标配:TypeHandle和同步索引块);
  • 2.将值类型的字段值(x=1023)拷贝新分配的内存中;
  • 3.返回新引用对象的地址(给引用变量object o)

image

如上图所示,装箱后内存有两个对象:一个是值类型变量x,另一个就是新引用对象o。装箱对应的IL指令为box,上面装箱的IL代码如下图:

image

大笑 拆箱的过程

int x = 1023;
object o = x; //装箱
int y = (int) o; //拆箱

明白了装箱,拆箱就是装箱相反的过程,简单的说是把装箱后的引用类型转换为值类型。具体过程:

  • 1.检查实例对象(object o)是否有效,如是否为null,其装箱的类型与拆箱的类型(int)是否一致,如检测不合法,抛出异常;
  • 2.指针返回,就是获取装箱对象(object o)中值类型字段值的地址;
  • 3.字段拷贝,把装箱对象(object o)中值类型字段值拷贝到栈上,意思就是创建一个新的值类型变量来存储拆箱后的值;

image

如上图所示,拆箱后,得到一个新的值类型变量y,拆箱对应的IL指令为unbox,拆箱的IL代码如下:

image 

吐舌笑脸 装箱与拆箱总结及性能

装的的什么?拆的又是什么?什么是箱子?

通过上面深入了解了装箱与拆箱的原理,不难理解,只有值类型可以装箱,拆的就是装箱后的引用对象,箱子就是一个存放了值类型字段的引用对象实例,箱子存储在托管堆上。只有值类型才有装箱、拆箱两个状态,而引用类型一直都在箱子里。

关于性能

之所以关注装箱与拆箱,主要原因就是他们的性能问题,而且在日常编码中,经常有装箱与拆箱的操作,而且这些装箱与拆箱的操作往往是在不经意时发生。一般来说,装箱的性能开销更大,这不难理解,因为引用对象的分配更加复杂,成本也更高,值类型分配在栈上,分配和释放的效率都很高。装箱过程是需要创建一个新的引用类型对象实例,拆箱过程需要创建一个值类型字段,开销更低。

为了尽量避免这种性能损失,尽量使用泛型,在代码编写中也尽量避免隐式装箱。

什么是隐式装箱?如何避免?

就是不经意的代码导致多次重复的装箱操作,看看代码就好理解了

int x = 100;
ArrayList arr = new ArrayList(3);
arr.Add(x);
arr.Add(x);
arr.Add(x);

这段代码共有多少次装箱呢?看看Add方法的定义:

image

再看看IL代码,可以准确的得到装箱的次数:

image

显示装箱可以避免隐式装箱,下面修改后的代码就只有一次装箱了。

int x = 100;
ArrayList arr = new ArrayList(3);
object o = x;
arr.Add(o);
arr.Add(o);
arr.Add(o);

  题目答案解析:

1.什么是拆箱和装箱?

装箱就是值类型转换为引用类型,拆箱就是引用类型(被装箱的对象)转换为值类型。

2.什么是箱子?

就是引用类型对象。

3.箱子放在哪里?

托管堆上。

4.装箱和拆箱有什么性能影响?

装箱和拆箱都涉及到内存的分配和对象的创建,有较大的性能影响。

5.如何避免隐身装箱?

编码中,多使用泛型、显示装箱。

6.箱子的基本结构?

上面说了,箱子就是一个引用类型对象,因此她的结构,主要包含两部分:

  • 值类型字段值;
  • 引用类型的标准配置,引用对象的额外空间:TypeHandle和同步索引块,关于这两个概念在本系列后面的文章会深入探讨。

7.装箱的过程?

  • 1.在堆中申请内存,内存大小为值类型的大小,再加上额外固定空间(引用类型的标配:TypeHandle和同步索引块);
  • 2.将值类型的字段值(x=1023)拷贝新分配的内存中;
  • 3.返回新引用对象的地址(给引用变量object o)

8.拆箱的过程?

  • 1.检查实例对象(object o)是否有效,如是否为null,其装箱的类型与拆箱的类型(int)是否一致,如检测不合法,抛出异常;
  • 2.指针返回,就是获取装箱对象(object o)中值类型字段值的地址;
  • 3.字段拷贝,把装箱对象(object o)中值类型字段值拷贝到栈上,意思就是创建一个新的值类型变量来存储拆箱后的值;

9.下面这段代码输出什么?共发生多少次装箱?多少次拆箱?

int i = 5;
object obj = i;
IFormattable ftt = i;
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, ftt));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(ftt, obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, (int)obj));
Console.WriteLine(System.Object.ReferenceEquals(i, (int)ftt));

上面代码输出如下,至于发生多少次装箱多少次拆箱,你猜?

False
False
False
False
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