Conversões boxing e unboxing (Guia de Programação em C#)

Conversão boxing é o processo de conversão de um tipo de valor para o tipo object ou para qualquer tipo de interface implementada por esse tipo de valor. Quando o CLR (common language runtime) armazena um tipo de valor, ele encapsula o valor dentro de uma System.Object instância e o armazena no heap gerenciado. A conversão unboxing extrai o tipo de valor do objeto. A conversão boxing é implícita, a conversão unboxing é explícita. O conceito de conversões boxing e unboxing serve como base para a exibição unificada de C# do sistema de tipos em que um valor de qualquer tipo pode ser tratado como um objeto.

No exemplo a seguir, a variável de inteiro i é submetida à conversão boxing e atribuída ao objeto o.

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

O objeto o pode ser submetido à conversão unboxing e atribuído à variável de inteiro i:

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

Os exemplos a seguir ilustram como a conversão boxing é usada em 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

Desempenho

Em relação às atribuições simples, as conversões boxing e unboxing são processos computacionalmente dispendiosos. Quando um tipo de valor é submetido à conversão boxing, um novo objeto deve ser alocado e construído. A um grau menor, a conversão necessária para a conversão unboxing também é computacionalmente dispendiosa. Para obter mais informações, consulte Desempenho.

Conversão boxing

A conversão boxing é usada para armazenar tipos de valor no heap coletado como lixo. A conversão boxing é uma conversão implícita de um tipo de valor para o tipo object ou para qualquer tipo de interface implementada por esse tipo de valor. A conversão boxing de um tipo de valor aloca uma instância de objeto no heap e copia o valor no novo objeto.

Considere a seguinte declaração de uma variável de tipo de valor:

int i = 123;

A instrução a seguir aplica implicitamente a operação de conversão boxing na variável i:

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

O resultado dessa instrução é a criação de uma referência de objeto o, na pilha, que faz referência a um valor do tipo int, no heap. Esse valor é uma cópia do valor do tipo de valor atribuído à variável i. A diferença entre as duas variáveis, i e o, é ilustrada na figura de conversão boxing a seguir:

Graphic showing the difference between i and o variables.

Também é possível executar a conversão boxing explicitamente como no exemplo a seguir, mas a conversão boxing explícita nunca é necessária:

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

Exemplo

Este exemplo converte uma variável de inteiro i em um objeto o usando a conversão boxing. Em seguida, o valor armazenado na variável i é alterado de 123 para 456. O exemplo mostra que o tipo do valor original e o objeto submetido à conversão boxing usa locais de memória separados e, portanto, pode armazenar valores diferentes.

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
*/

Conversão unboxing

A conversão unboxing é uma conversão explícita do tipo object para um tipo de valor ou de um tipo de interface para um tipo de valor que implementa a interface. Uma operação de conversão unboxing consiste em:

  • Verificar a instância do objeto para garantir que ele é um valor da conversão boxing de um determinado tipo de valor.

  • Copiar o valor da instância para a variável de tipo de valor.

As instruções a seguir demonstram operações conversão boxing e unboxing:

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

A figura a seguir demonstra o resultado das instruções anteriores:

Graphic showing an unboxing conversion.

Para a conversão unboxing de tipos de valor ter êxito em tempo de execução, o item sendo submetido à conversão unboxing deve ser uma referência para um objeto que foi criado anteriormente ao realizar a conversão boxing de uma instância desse tipo de valor. Tentar realizar a conversão unboxing de null causa uma NullReferenceException. Tentar realizar a conversão unboxing de uma referência para um tipo de valor incompatível causa uma InvalidCastException.

Exemplo

O exemplo a seguir demonstra um caso de conversão unboxing inválida e o InvalidCastException resultante. Usando try e catch, uma mensagem de erro é exibida quando o erro ocorre.

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);
        }
    }
}

Este programa produz:

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

Se você alterar a instrução:

int j = (short)o;

para:

int j = (int)o;

a conversão será executada e você receberá a saída:

Unboxing OK.

Especificação da linguagem C#

Para obter mais informações, consulte a Especificação da Linguagem C#. A especificação da linguagem é a fonte definitiva para a sintaxe e o uso de C#.

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