C＃中的拳击事件

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我正在尝试收集在C＃中发生拳击的所有情况：

  • 将值类型转换为System.Object类型：

    struct S { }
object box = new S();

  • 将值类型转换为System.ValueType类型：

    struct S { }
System.ValueType box = new S();

  • 将枚举类型的值转换为System.Enumtype：

    enum E { A }
System.Enum box = E.A;

  • 将值类型转换为接口引用：

    interface I { }
struct S : I { }
I box = new S();

  • 在C＃字符串连接中使用值类型：

    char c = F();
string s1 = "char value will box" + c;

    注意：char类型常量在编译时被串联

    注：由于6.0版的C＃编译器提供更优的级联涉及bool，char，IntPtr，UIntPtr类型

  • 从值类型实例方法创建委托：

    struct S { public void M() {} }
Action box = new S().M;

  • 在值类型上调用非重写的虚拟方法：

    enum E { A }
E.A.GetHashCode();

  • 在is表达式下使用C＃7.0常量模式：

    int x = …;
if (x is 42) { … } // boxes both 'x' and '42'!

  • C＃元组类型转换中的装箱：

    (int, byte) _tuple;

public (object, object) M() {
  return _tuple; // 2x boxing
}

  • object类型的可选参数，其值类型为默认值：

    void M([Optional, DefaultParameterValue(42)] object o);
M(); // boxing at call-site

  • 检查以下类型的不受约束的泛型类型的值null：

    bool M<T>(T t) => t != null;
string M<T>(T t) => t?.ToString(); // ?. checks for null
M(42);

    注意：在某些.NET运行时中，JIT可能对此进行了优化

  • struct使用is/as运算符的无约束或通用类型的类型测试值：

    bool M<T>(T t) => t is int;
int? M<T>(T t) => t as int?;
IEquatable<T> M<T>(T t) => t as IEquatable<T>;
M(42);

    注意：在某些.NET运行时中，JIT可能对此进行了优化

您是否知道还有更多拳击的情况，也许是隐藏的？

c#  value-type  boxing 
— 控制流
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2
我前一段时间处理了这个问题，发现这很有趣：使用FxCop检测（取消）装箱
— George Duckett
您显示的转换方式非常好。实际上，我不知道第二个，或者也许从未尝试过它：)谢谢
— Zenwalker 2011年
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它应该是社区Wiki问题
— Sly
2
那可空类型呢？ private int? nullableInteger
— allansson 2011年
1
@allansson，可为空的类型只是值类型的一种
— controlflow

Answers:

42

这是一个很好的问题！

装箱发生的原因有一个：当我们需要引用值类型时。您列出的所有内容都属于此规则。

例如，由于object是引用类型，因此将值类型强制转换为对象需要引用值类型，这会导致装箱。

如果希望列出所有可能的情况，则还应包括派生类，例如从返回对象或接口类型的方法中返回值类型，因为这会自动将值类型转换为对象/接口。

顺便说一句，您敏锐地确定的字符串连接大小写情况也源自转换为对象。编译器将+运算符转换为对String的Concat方法的调用，该方法接受您所传递的值类型的对象，因此将其强制转换为对象，从而发生装箱。

多年来，我一直建议开发人员记住装箱的唯一原因（我在上面指定），而不是记住每个案例，因为该列表很长且很难记住。这也有助于理解编译器为我们的C＃代码生成的IL代码（例如，字符串上的+产生对String.Concat的调用）。如果您不确定编译器将生成什么以及是否发生装箱，则可以使用IL Disassembler（ILDASM.exe）。通常，您应该寻找框操作码（只有一种情况，即使IL不包含框操作码，装箱也可能发生，下面将详细介绍）。

但是我确实同意某些拳击事件不太明显。您列出了其中之一：调用值类型的非重写方法。实际上，由于另一个原因，这种情况不太明显：当您检查IL代码时，您看不到框操作码，而是约束操作码，因此即使在IL中，装箱也不是显而易见的！我不会详细说明为什么要防止这个答案变得更长...

不太明显的装箱的另一种情况是从结构调用基类方法。例：

struct MyValType
{
    public override string ToString()
    {
        return base.ToString();
    }
}

这里ToString被覆盖，因此在MyValType上调用ToString不会生成装箱。但是，该实现调用基本的ToString并导致装箱（检查IL！）。

顺便说一句，这两个非显而易见的拳击场景也源自上面的单个规则。在值类型的基类上调用方法时，this关键字必须引用某些内容。由于值类型的基类是（总是）引用类型，因此this关键字必须引用引用类型，因此我们需要引用值类型，因此由于单个规则而发生装箱。

这是我的在线.NET课程中详细讨论拳击的部分的直接链接：http : //motti.me/mq

如果您只对更高级的拳击场景感兴趣，可以在这里找到直接链接（尽管上面的链接讨论了更基本的内容之后也会带您到那里）：http : //motti.me/mu

我希望这有帮助！

莫蒂

— 摇摇欲坠
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如果ToString()在没有覆盖它的特定值类型上调用了a，则该值类型将在调用站点处装箱，还是将方法（不装箱）分派到自动生成的覆盖中，该覆盖项只做链结（拳击）的基本方法？
— supercat 2014年
@supercat调用任何base以值类型调用的方法都将导致装箱。这包括未被struct覆盖的虚拟方法和Object根本不是虚拟的方法（例如GetType()）。看到这个问题。
— Şafak古尔
@ŞafakGür：我知道最终结果将是拳击。我想知道它发生的确切机制。由于生成IL的编译器可能不知道类型是值类型还是引用（可能是通用的），因此无论如何都会生成callvirt。JITter会知道该类型是否为值类型，以及它是否覆盖ToString，因此它可以生成调用站点代码以进行装箱。或者，它可以为不覆盖ToString方法的每个结构自动生成public override void ToString() { return base.ToString(); }...
— supercat
...拳击在该方法内发生。由于该方法非常短，因此可以内联。使用后一种方法做事将允许ToString()通过反射像其他方法一样访问结构的方法，并用于创建将结构类型作为ref参数的静态委托[这种事情适用于非继承的结构方法]，但是我只是尝试创建这样的委托，但是没有用。是否可以为结构的ToString()方法创建静态委托，如果可以，则参数类型应该是什么？
— supercat
链接断开。
— OfirD
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在值类型上调用非虚拟GetType（）方法：

struct S { };
S s = new S();
s.GetType();
— 维亚切斯拉夫·伊万诺夫（Viacheslav Ivanov）
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2
GetType需要装箱不仅是因为它不是虚拟的，而且因为值类型的存储位置与堆对象不同，没有“隐藏”字段GetType()可用于标识其类型。
— supercat 2014年
@supercat嗯。1.编译器添加的装箱和运行时使用的隐藏字段。可能是编译器添加拳击，因为它知道运行时…2.当我们在枚举值上调用非虚拟ToString（string）时，它也需要装箱，我不相信编译器添加它，因为它知道Enum.ToString（string）的实现细节。因此，我认为可以说，装箱总是在调用“基值类型”的非虚拟方法时发生。
— Viacheslav Ivanov
我没有考虑过Enum拥有任何非虚拟方法，尽管ToString()for的方法Enum需要访问类型信息。我不知道Object，ValueType或Enum有可能没有类型的信息进行自己的工作任何非虚方法。
— 2014年
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在Motti的答案中提到，仅举例说明：

涉及参数

public void Bla(object obj)
{

}

Bla(valueType)

public void Bla(IBla i) //where IBla is interface
{

}

Bla(valueType)

但这很安全：

public void Bla<T>(T obj) where T : IBla
{

}

Bla(valueType)

返回类型

public object Bla()
{
    return 1;
}

public IBla Bla() //IBla is an interface that 1 inherits
{
    return 1;
}

检查无约束的T是否为null

public void Bla<T>(T obj)
{
    if (obj == null) //boxes.
}

使用动态

dynamic x = 42; (boxes)

另一个

enumValue.HasFlag

— 纳瓦尔
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  • 在使用非泛型集合System.Collections，如 ArrayList或HashTable。

当然，这些是您第一种情况的特定实例，但它们可能是隐藏的陷阱。我今天仍然遇到使用这些代码代替List<T>and的大量代码，这令人惊讶Dictionary<TKey,TValue>。

— 杰西·切利（Jesse C. Slicer）
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将任何值类型值添加到ArrayList会导致装箱：

ArrayList items = ...
numbers.Add(1); // boxing to object
— sll
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