ボックス化とボックス化解除 (C# プログラミング ガイド)Boxing and Unboxing (C# Programming Guide)

ボックス化とは、値型から object 型、またはその値型によって実装されている任意のインターフェイス型へ変換するプロセスのことです。Boxing is the process of converting a value type to the type object or to any interface type implemented by this value type. CLR により値型がボックス化されるとき、値は System.Object インスタンス内部にラップされ、マネージド ヒープに格納されます。When the CLR boxes a value type, it wraps the value inside a System.Object instance and stores it on the managed heap. ボックス化解除すると、値型がオブジェクトから抽出されます。Unboxing extracts the value type from the object. ボックス化は暗黙的に行われ、ボックス化解除すると明示的になります。Boxing is implicit; unboxing is explicit. ボックス化とボックス化解除の概念は、任意の型の値をオブジェクトとして扱うという C# の型システムの統一されたビューに基づいています。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.

次の例では、整数の変数 i を "ボックス化" し、オブジェクト o に代入しています。In the following example, the integer variable i is boxed and assigned to object o.

int i = 123;
// The following line boxes i.
object o = i;  

次に、オブジェクト o は、次のようにボックス化解除し、整数の変数 i に代入できます。The object o can then be unboxed and assigned to integer variable i:

o = 123;
i = (int)o;  // unboxing

次のコードは、C# でのボックス化の使用例です。The following examples illustrate how boxing is used in C#.

// String.Concat example.
// String.Concat has many versions. Rest the mouse pointer on 
// Concat in the following statement to verify that the version
// that is used here takes three object arguments. Both 42 and
// true must be boxed.
Console.WriteLine(String.Concat("Answer", 42, true));


// List example.
// Create a list of objects to hold a heterogeneous collection 
// of elements.
List<object> mixedList = new List<object>();

// Add a string element to the list. 
mixedList.Add("First Group:");

// Add some integers to the list. 
for (int j = 1; j < 5; j++)
{
    // Rest the mouse pointer over j to verify that you are adding
    // an int to a list of objects. Each element j is boxed when 
    // you add j to mixedList.
    mixedList.Add(j);
}

// Add another string and more integers.
mixedList.Add("Second Group:");
for (int j = 5; j < 10; j++)
{
    mixedList.Add(j);
}

// Display the elements in the list. Declare the loop variable by 
// using var, so that the compiler assigns its type.
foreach (var item in mixedList)
{
    // Rest the mouse pointer over item to verify that the elements
    // of mixedList are objects.
    Console.WriteLine(item);
}

// The following loop sums the squares of the first group of boxed
// integers in mixedList. The list elements are objects, and cannot
// be multiplied or added to the sum until they are unboxed. The
// unboxing must be done explicitly.
var sum = 0;
for (var j = 1; j < 5; j++)
{
    // The following statement causes a compiler error: Operator 
    // '*' cannot be applied to operands of type 'object' and
    // 'object'. 
    //sum += mixedList[j] * mixedList[j]);

    // After the list elements are unboxed, the computation does 
    // not cause a compiler error.
    sum += (int)mixedList[j] * (int)mixedList[j];
}

// The sum displayed is 30, the sum of 1 + 4 + 9 + 16.
Console.WriteLine("Sum: " + sum);

// Output:
// Answer42True
// First Group:
// 1
// 2
// 3
// 4
// Second Group:
// 5
// 6
// 7
// 8
// 9
// Sum: 30

パフォーマンスPerformance

簡単な代入と比べて、ボックス化およびボックス化解除は負荷の大きいプロセスです。In relation to simple assignments, boxing and unboxing are computationally expensive processes. 値型をボックス化するときは、新しいオブジェクトを割り当てて構築する必要があります。When a value type is boxed, a new object must be allocated and constructed. ボックス化ほどではありませんが、ボックス化解除に必要なキャストも大きな負荷がかかります。To a lesser degree, the cast required for unboxing is also expensive computationally. 詳しくは、「パフォーマンス」をご覧ください。For more information, see Performance.

ボックス化Boxing

ボックス化は、値型をガベージ コレクション ヒープに格納するために使用します。Boxing is used to store value types in the garbage-collected heap. ボックス化とは、値型から object 型、またはその値型によって実装されている任意のインターフェイス型への暗黙の変換のことです。Boxing is an implicit conversion of a value type to the type object or to any interface type implemented by this value type. 値型をボックス化すると、オブジェクト インスタンスがヒープに割り当てられ、値が新しいオブジェクトにコピーされます。Boxing a value type allocates an object instance on the heap and copies the value into the new object.

値型の変数の宣言例を次に示します。Consider the following declaration of a value-type variable:

int i = 123;

次のステートメントは、変数 i にボックス化を暗黙的に適用します。The following statement implicitly applies the boxing operation on the variable i:

// Boxing copies the value of i into object o.
object o = i;  

このステートメントによって、ヒープ上にある o 型の値を参照するオブジェクト参照 int がスタック上に作成されます。The result of this statement is creating an object reference o, on the stack, that references a value of the type int, on the heap. この値は、変数 i に割り当てられた値型の値のコピーです。This value is a copy of the value-type value assigned to the variable i. 2 つの変数 io の違いを次のボックス化変換の図に示します。The difference between the two variables, i and o, is illustrated in the following image of boxing conversion:

i 変数と o 変数の違いを示す図。

次の例に示すように、明示的にボックス化を実行することもできますが、明示的なボックス化は不要です。It is also possible to perform the boxing explicitly as in the following example, but explicit boxing is never required:

int i = 123;
object o = (object)i;  // explicit boxing

説明Description

ここでは、ボックス化を使用して整数の変数 i をオブジェクト o に変換する例を示します。This example converts an integer variable i to an object o by using boxing. 変換後に、変数 i の値を 123 から 456 に変更します。Then, the value stored in the variable i is changed from 123 to 456. この例は、元の値型とボックス化されたオブジェクトが別個のメモリ位置を使用するため、それぞれ別々の値を格納できることを示しています。The example shows that the original value type and the boxed object use separate memory locations, and therefore can store different values.

Example

class TestBoxing
{
    static void Main()
    {
        int i = 123;

        // Boxing copies the value of i into object o.
        object o = i;  

        // Change the value of i.
        i = 456;  

        // The change in i doesn't affect the value stored in o.
        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
*/

ボックス化解除Unboxing

ボックス化解除とは、object 型から値型へ、またはインターフェイス型からそのインターフェイスを実装している値型への明示的な変換のことです。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. ボックス化解除では、次の処理が行われます。An unboxing operation consists of:

  • オブジェクト インスタンスが、指定された値型のボックス化された値であることを確認します。Checking the object instance to make sure that it is a boxed value of the given value type.

  • インスタンスの値を値型の変数にコピーします。Copying the value from the instance into the value-type variable.

次のステートメントに、ボックス化およびボックス化解除の両方を示します。The following statements demonstrate both boxing and unboxing operations:

int i = 123;      // a value type
object o = i;     // boxing
int j = (int)o;   // unboxing

前のステートメントの結果は、次の図に示すとおりです。The following figure demonstrates the result of the previous statements:

ボックス化解除変換を示す図。

実行時に値型のボックス化解除を成功させるには、ボックス化解除の対象項目が、同じ値型のインスタンスのボックス化によって既に作成済みのオブジェクトへの参照である必要があります。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. null をボックス化解除しようとすると NullReferenceException が発生します。Attempting to unbox null causes a NullReferenceException. 互換性のない値型への参照をボックス化解除しようとすると、InvalidCastException が発生します。Attempting to unbox a reference to an incompatible value type causes an InvalidCastException.

Example

次の例は、無効なボックス化解除の結果、InvalidCastException が発生する場合を示しています。The following example demonstrates a case of invalid unboxing and the resulting InvalidCastException. trycatch を使用すると、エラーの発生時にエラー メッセージが表示されます。Using try and catch, an error message is displayed when the error occurs.

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);
        }
    }
}

このプログラムの出力を以下に示します。This program outputs:

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

エラーを修正するには、次のステートメントを変更します。If you change the statement:

int j = (short) o;  

を次のように変更します。to:

int j = (int) o;  

ステートメントを変更すると、変換が実行されて次の出力が得られます。the conversion will be performed, and you will get the output:

Unboxing OK.

C# 言語仕様C# Language Specification

詳細については、「C# 言語の仕様」を参照してください。For more information, see the C# Language Specification. 言語仕様は、C# の構文と使用法に関する信頼性のある情報源です。The language specification is the definitive source for C# syntax and usage.

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関連項目See also