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《Effective C#》之減少裝箱和拆箱

編輯:關於C#

為了便於文章的開展,首先介紹裝箱(Boxing)和拆箱(Unboxing)這兩個名詞 。.Net的類型分為兩種,一種是值類型,另一種是引用類型。這兩個類型的本質 區別,值類型數據是分配在棧中,而引用類型數據分配在堆上。那麼如果要把一 個值類型數據放到堆上,就需要裝箱操作;反之,把一個放在堆上的值類型數據 取出來,則需要進行拆箱操作。

例如,對於如下簡單的裝箱和拆箱操作 語句。

int i = 123;
  object obj = i;//Boxing
  if( obj is int )
  int j = (int) obj;//Unboxing

為了,更好的诠釋裝箱和拆箱操作,我借用MSDN 關於“Boxing”的解釋圖,具體如下。

明白了這兩名詞的意思,現在說說為什麼要減少裝箱和拆箱操作。

原因 有兩個,主要是關於效率:一個就是對於堆的操作效率比較低;另一個就是對於 堆上分配的內存資源,需要GC來回收,從而降低程序效率。

考慮到這兩 點因素,那麼需要在程序中減少裝箱和拆箱操作。

如何減少呢,涉及到 這兩個操作比較多的是,格式化輸出操作,例如:String.Format, Console.WriteLine之類的語句。

例如:

Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2} ",1,2,3 );

對於“1,2,3”來說,相當於前面 的“123”一樣,需要經過裝箱和拆箱兩個操作。那麼如何避免呢, 其實只要向WriteLine傳遞引用類型數據即可,也就是按照如下的方式。

Console.WriteLine( "Number list:{0}, {1}, {2} ", 1.ToString(),2.ToString(),3.ToString() );

由於 “1.ToString()”的結果是String類型,屬於引用類型,因此不牽扯 裝箱和拆箱操作。

其次,牽扯到裝箱和拆箱操作比較多的就是在集合中 ,例如:ArrayList或者HashTable之類。

把值類型數據放到集合中,可 能會出現潛在錯誤。例如:

public struct Person
{
 private string _Name;
 public string Name
 {
   get{ return _Name; }
  set{ _Name = value; }
 }
  public Person( string PersonName )
 {
  _Name = PersonName;
 }
 public override string ToString()
  {
  return _Name;
 }
}
// Using the person in a collection
ArrayList arrPersons = new ArrayList();
Person p = new Person( "OldName" );
arrPersons.Add( p );
// Try to change the name
p = ( Person ) arrPersons[0] ;
p.Name = "NewName";
Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "OldName"

這個問題其實在前 面的文章中已經講過了。有人可能會說,是否可以按照如下的方式去修改呢。

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can't be compiled

很不幸,如上 操作不能通過編譯。為什麼呢,對於“( (Person ) arrPersons[0] ) ”來說,是系統用一個臨時變量來接收拆箱後的值類型數據,那麼由於值 類型是分配在棧上,那麼操作是對實體操作,可是系統不允許對一個臨時值類型 數據進行修改操作。

// Using the person in a collection
ArrayList arrPersons = new ArrayList();
Person p = new Person( "OldName" );
arrPersons.Add( p );
// Try to change the name
p = ( Person ) arrPersons[0] ;
p.Name = "NewName";
arrPersons.RemoveAt( 0 );//Remove old data first
arrPersons.Insert( 0, p );//Add new data
Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "NewName"

其實,這樣操作會產生過多裝箱和拆箱操 作。那麼更好的方法,可以通過接口來完成,從而減少裝箱和拆箱操作。對於這 個例子的接口實現應該如下。

public interface IPersonName
{
 string Name{ get;set;}
}
public struct Person:IPersonName
{
 private string _Name;
 public string Name
 {
  get{ return _Name; }
  set{ _Name = value; }
 }
 public Person( string PersonName )
  {
  _Name = PersonName;
 }
 public override string ToString()
 {
  return _Name;
 }
}
// Using the person in a collection
ArrayList arrPersons = new ArrayList();
Person p = new Person( "OldName" );
arrPersons.Add( p );
// Change the name
( (IPersonName) arrPersons[0] ).Name = "NewName";
Debug.WriteLine( ( (Person ) arrPersons[0] ).Name );//It's "NewName"

很多人就問,為什麼值類型不能修改,即

( (Person ) arrPersons[0] ).Name = "NewName";//Can't be compiled

而如上的接口 類型就能修改呢,即

( (IPersonName)arrPersons[0] ).Name = "NewName";

這是由於產生的臨時變量的類型不同,前 者已經在前面進行說明了,後者由於產生的臨時變量的類型為IPersonName,屬 於引用類型,那麼相當於臨時變量就是原對象的引用,那麼對於對於它的修改會 直接修改到原對象,因此是可以的。可以說這裡的不同本身在於產生臨時對象的 類型不同,從而造成本質的區別。

通過接口來改寫,這樣就減少了裝箱 和拆箱操作,同時也保證了修改的正確性。不過要注意的是,這裡接口對於的是 引用類型,如果接口訪問的或者返回的是值類型,那麼用接口雖說能實現了,但 是對於裝箱和拆箱操作來說,並沒有減少。

對於裝箱和拆箱操作來說, 基本上就講完了,只要記住頻繁裝箱和拆箱操作會降低程序效率,因此在編寫的 時候要盡量避免。

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