Boxing 和 Unboxing (C# 程式設計手冊)

Boxing 是將實值型別轉換為 object 類型或是由這個實值型別實作之任何介面類型的程序。 當 Common Language Runtime （CLR） 方塊實值類型時，它會將值包裝在 實例內 System.Object ，並將其儲存在 Managed 堆積上。 Unbox 處理則會從物件中擷取實值類型。 Boxing 是隱含處理，unboxing 則是明確處理。 Boxing 和 unboxing 的概念是 C# 類型系統統一檢視的基礎，其中任何類型的值都可視為物件。

在下列範例中，整數變數 i 會經過 Box 處理並且指派給 o 物件。

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

接著就可以對物件 o 進行 Unbox 處理，並將該物件指派給整數變數 i：

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

下列範例將說明在 C# 中使用 boxing 的方式。

// 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

效能

相對於單純的指派，boxing 和 unboxing 是會耗費大量運算資源的處理序。 當實值類型經過 Box 處理時，必須配置及建構新的物件。 Unboxing 所需的轉換雖然較為簡單，但也同樣需要大量運算資源。 如需詳細資訊，請參閱效能。

Box 處理

Boxing 可用來儲存記憶體回收堆積中的實值類型。 Boxing 是一種隱含轉換，可將實值型別轉換為 object 類型，或是由這個實值型別實作的任何介面類型。 對實值類型進行 Boxing 處理時，會在堆積上配置物件執行個體，並將值複製到新物件中。

請考慮下列實值類型變數的宣告：

int i = 123;

下列陳述式會以隱含方式對變數 i 套用 boxing 作業：

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

這個陳述式的結果是在堆疊上建立物件參考 o，用於參考堆積中 int 類型的值。 這個值是指派給變數 i 之實值類型值的複本。 i 和 o 這兩個變數之間的差異如下方 Boxing 轉換圖所示：

您也可以執行明確的 boxing 處理，如同下列範例中所示，但是明確的 boxing 處理並非必要：

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

範例

這個範例會使用 Boxing 將整數變數 i 轉換為物件 o。 接著，儲存在變數 i 中的值就會從 123 變更為 456。 這個範例顯示，原始實值類型以及經過 Box 處理的物件分別使用不同的記憶體位置，因此可以儲存不同的值。

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
*/

Unbox 處理

Unboxing 是將 object 類型明確轉換為實值型別，或將介面類型明確轉換為實作介面之實值型別的程序。 Unboxing 作業包含：

• 檢查物件執行個體，確定它是所指定實值類型經過 Box 處理的值。

• 將值從執行個體複製到實值類型變數。

下列陳述式將示範 boxing 和 unboxing 作業：

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

下圖示範上述陳述式的結果：

若要在執行階段成功對實值類型進行 Unbox 處理，要進行 Unbox 處理的項目必須是物件的參考，而且該物件是先前對該實值類型的執行個體進行 Box 處理所建立的物件。 嘗試對 null 進行 Unbox 處理會造成 NullReferenceException。 嘗試對不相容的實值類型參考進行 Unbox 處理會造成 InvalidCastException。

範例

下列範例將示範 Unboxing 無效且產生 InvalidCastException 的案例。 若使用 try 和 catch，則會在發生錯誤時顯示錯誤訊息。

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);
        }
    }
}

這個程式會輸出：

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

如果您將陳述式：

int j = (short)o;

變更為：

int j = (int)o;

轉換將會執行，而且您會得到下列輸出結果：

Unboxing OK.

C# 語言規格

如需詳細資訊，請參閱＜C# 語言規格＞。 語言規格是 C# 語法及用法的限定來源。

另請參閱

• 參考型別
• 值類型