что такое boxing и unboxing c
BestProg
Упаковка и распаковка. Необходимость (преимущества) применения обобщений. Повышение типовой безопасности с помощью обобщений
Содержание
Поиск на других ресурсах:
1. Понятие упаковки (boxing) и распаковки (unboxing)
Допускается также использовать переменную типа object в правой части оператора присваивания:
Но в этом случае нужно указывать явное приведение типов, как видно из строки
иначе будет ошибка на этапе компиляции.
Если переменная типа object используется в левой части оператора присваивания, то компилятор выполняет так называемую упаковку. Если переменная или значение типа object используется в правой части оператора присваивания, то компилятор выполняет распаковку.
Использование обобщений вместо использования типа object дает следующие преимущества:
В следующих пунктах эти преимущества рассматриваются более подробно.
2.1. Преимущество 1. Отсутствие явного приведения типа
Если используется обобщение, то не нужно выполнять явное приведение типов в операции присваивания как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Отличие в явном приведении к типу int между обобщением и типом object
2.2. Преимущество 2. Обеспечение типовой безопасности в обобщениях
При использовании класса object в качестве типа можно допустить ошибку, которая на этапе компиляции не будет обнаружена. Эта ошибка окажется на этапе выполнения, что неприемлемо.
В случае с классом ObjectClass ошибки на этапе компиляции не возникает. Эта ошибка вызовет исключительную ситуацию на этапе выполнения.
Рисунок 2. Особенности выявления ошибки компилятором для обобщенного и необобщенных класса
2.3. Преимущество 3. Повышение производительности
Использование обобщенных классов дает большую производительность (быстродействие) по сравнению с необобщенными. При присвоении значения типа object другим типам и наоборот, компилятор выполняет упаковку и распаковку (смотрите п. 1). Этот процесс требует больше временных затрат чем использование обобщений. В случае с обобщениями формируется типизированный код с привязкой к конкретному типу, который выполняется быстрее.
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.
Затем можно выполнить операцию распаковки объекта o и присвоить его целочисленной переменной i :
Следующий пример иллюстрирует использование упаковки в C#.
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
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.
Можно также выполнять упаковку явным образом, как в следующем примере, однако явная упаковка не является обязательной.
Пример
Распаковка
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.
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
При выполнении этой программы выводится следующий результат:
Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.
При изменении оператора:
будет выполнено преобразование со следующим результатом:
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
Что такое упаковка и распаковка?
К примеру, здесь мы имеем следующий пример упаковки:
А вот состояние памяти в момент произведения операции:
Чтобы сохранить значение «123» в виде объекта, в куче создается «упаковка», куда впоследствии и перемещаются данные.
Когда же производится распаковка:
Вот что происходит с памятью:
Значение «123» было изъято из упаковки и помещено назад в область стека.
Как вы можете себе представить, сии операции могут быть достаточно ресурсоемкими.
Тема связана со специальностями:
Давайте рассмотрим IL
Когда мы производим подобный анализ производительности, часто бывает полезно заглянуть непосредственно в Intermediate Language (IL).
Теперь скомпилируем приложение и при помощи утилитки ILSpy посмотрим его код внутри EXE.
Как только EXE-файл будет открыт в ILSpy, пронавигируемся к методу Main, выбрав «IL with C#».
Это де-факто способ, которым операции упаковки и распаковки представлены в IL.
Когда стоит производить упаковку и распаковку?
Код в примере выше скорее всего вам покажется наивным, и вы можете подумать: «Эй, что за вздор! Я никогда не буду такого делать». Что же, в большинстве случаев это действительно так. Но данные в нашем приложении часто упаковываются и распаковываются, когда мы об этом даже не догадываемся.
Гетерогенные коллекции
К примеру, старая школа до сих пор может похвастаться ArrayList.
Метод добавления элемента здесь, как можно отметить, принимает object-параметр.
Таким образом, и здесь производится наша излюбленная упаковка.
Впрочем, подобное кануло в лету с приходом обобщений и обобщенных коллекций.
Конкатенация строк
Другой интересный пример в виде конкатенации строк.
Эта операция требует наличия метода String.Concat, который принимает два object-параметра.
Видео курсы по схожей тематике:
C# Базовый (ООП) 2021
How to C# Углубленный
Дабы избежать подобных ситуаций, нам достаточно просто немного изменить код, используя на переменной типа int метод ToString (и здесь стоит проигнорировать сообщение ReSharper о том, что операция бессмысленна:) ).
И все! Никакой упаковки больше нет.
Производительность
Как мы уже говорили, упаковка и распаковка требуют определенных затрат производительности. В случае с конкатенацией строк, выигрыш от применения ToString весьма незначителен. Именно потому, как я упомянул выше, даже ReSharper не советовал нам делать подобное:
В этом случае гораздо лучше сохранить читабельность кода без ToString.
Целесообразность оптимизации появляется, как правило, тогда, когда операции упаковки и распаковки предстоит производить в цикле сотни и тысячи раз. В этом случае время выполнения кода с упаковкой может составлять порядка 150 процентов от времени исполнения кода без нее (вы можете сами создать тестовое приложение и сравнить требуемый промежуток времени).
Упакованные значения могут также требовать больше памяти, чем значения в стеке. Копирование значений в/из стека также требует своих затрат. Согласно MSDN, упаковка может занимать порядка 20 раз больше времени, нежели простое присвоение. В то время как распаковка примерно в 4 раза медленней простого присвоения.
Итак. зачем же тогда вообще нужно использовать упаковку и распаковку?
Упаковка и распаковка настолько распространены, что мы не может избежать их полностью. Мы должны знать принцип их работы, чтобы минимизировать их использование, но к этому нужно подходить разумно. Не тратьте свое время на постоянную оптимизацию кода, частую проверку через IL, чтобы убедиться, дабы ни одна лишняя операция упаковки не была использована. Помните, что чистота и простота чтения кода иногда значительно более важна, нежели незаметное, мельчайшее ускорение работы программы.
Бесплатные вебинары по схожей тематике:
Практический опыт миграции с Web API на микросервисную архитектуру
Как стать C#/.NET разработчиком?
Подведем итоги
В сегодняшнем уроке мы рассмотрели, что такое упаковка и распаковка, как она представлена в IL-коде, и какое влияние на производительность они имеют. Искренне надеюсь, моя статья сумела прояснить некоторые общие концепции, хотя бы чуть-чуть. 🙂
Что такое упаковка и распаковка(boxing/unboxing)?
Что это вообще такое упаковка и распаковка (boxing/unboxing) и зачем она нужна?
Был бы рад примерам.
3 ответа 3
их нельзя помещать в коллекции и прочее.
Для того, чтобы обойти это неудобство, для всех примитивных типов существуют соответствующие классы-оболочки, объекты которых могут хранить значения примитивных типов, но обладает всеми свойствами нормальных объектов:
В тех случаях, когда по контексту требуются объекты (присваивание, вызов метода с передачей параметров), а мы используем значения примитивных типов (переменные или выражения типа 2 * 3), всегда происходит автоупаковка.
В версиях ниже JDK 1.5 было не легко преобразовывать примитивные типы данных, такие как int, char, float, double в их классы оболочки Integer, Character, Float, Double. Начиная с версии JDK 5 эта функция, преобразования примитивных типов в эквивалентные объекты, реализована автоматически. Это свойство известно как Автоупаковка(Autoboxing). Обратный процесс соответственно – Распаковка(Unboxing) т.е. процесс преобразования объектов в соответствующие им примитивные типы.
Пример кода для автоупаковки и распаковки представлен ниже:
Когда используется автоупаковка и распаковка?
Автоупаковка применяется компилятором Java в следующих условиях:
Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками java java-faq или задайте свой вопрос.
Связанные
Похожие
Подписаться на ленту
Для подписки на ленту скопируйте и вставьте эту ссылку в вашу программу для чтения RSS.
дизайн сайта / логотип © 2021 Stack Exchange Inc; материалы пользователей предоставляются на условиях лицензии cc by-sa. rev 2021.12.2.40867
Нажимая «Принять все файлы cookie» вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Boxing and Unboxing (C# Programming Guide)
Boxing is the process of converting a value type to the type object or to any interface type implemented by this value type. When the common language runtime (CLR) boxes a value type, it wraps the value inside a System.Object instance and stores it on the managed heap. Unboxing extracts the value type from the object. Boxing is implicit; unboxing is explicit. The concept of boxing and unboxing underlies the C# unified view of the type system in which a value of any type can be treated as an object.
The object o can then be unboxed and assigned to integer variable i :
The following examples illustrate how boxing is used in C#.
Performance
In relation to simple assignments, boxing and unboxing are computationally expensive processes. When a value type is boxed, a new object must be allocated and constructed. To a lesser degree, the cast required for unboxing is also expensive computationally. For more information, see Performance.
Boxing
Boxing is used to store value types in the garbage-collected heap. Boxing is an implicit conversion of a value type to the type object or to any interface type implemented by this value type. Boxing a value type allocates an object instance on the heap and copies the value into the new object.
Consider the following declaration of a value-type variable:
The following statement implicitly applies the boxing operation on the variable i :
It is also possible to perform the boxing explicitly as in the following example, but explicit boxing is never required:
Example
Unboxing
Unboxing is an explicit conversion from the type object to a value type or from an interface type to a value type that implements the interface. An unboxing operation consists of:
Checking the object instance to make sure that it is a boxed value of the given value type.
Copying the value from the instance into the value-type variable.
The following statements demonstrate both boxing and unboxing operations:
The following figure demonstrates the result of the previous statements:
For the unboxing of value types to succeed at run time, the item being unboxed must be a reference to an object that was previously created by boxing an instance of that value type. Attempting to unbox null causes a NullReferenceException. Attempting to unbox a reference to an incompatible value type causes an InvalidCastException.
Example
This program outputs:
Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.
If you change the statement:
the conversion will be performed, and you will get the output:
C# language specification
For more information, see the C# Language Specification. The language specification is the definitive source for C# syntax and usage.