Effective C# Item17：儘量減少裝箱和拆箱

    裝箱和拆箱存在的意義：值類型是數據的容器，它存儲在堆棧上，不具備多態性，而.NET框架在整個對象層次的設計中，使用System.Object作爲所有類型的基類，但是Obejct是引用類型，而作爲值類型的基類System.ValueType，是從System.Object派生出來的，這就產生了矛盾，裝箱和拆箱就是爲了解決這兩種類型之間的差異。

    裝箱會將一個值類型放入一個未具名類型（untyped）的引用對象中，從而允許該值類型應用於那些只能使用引用類型的場合。拆箱則會從前面的裝箱對象中提取出一個值類型的副本。裝箱和拆箱都是比較耗時的操作。

    裝箱操作會將值類型轉換爲一個引用類型，這個過程中會創建一個新的引用獨享，然後將其分配到堆上，同時值類型的副本會被存儲在該引用對象內部。當我們需要從裝箱對象中獲取任何信息時，會創建值類型的一個副本，然後將其返回。其中的關鍵是：當我們需要引用類型時，會創建一個新的引用類型的對象並將其放入到堆中；當我們需要訪問已經裝箱的對象信息時，就會創建對應值類型的一個副本，並將其返回。

    裝箱和拆箱最大的問題是它們會自動發生。當我們使用的是值類型，而期望的是引用類型，那麼編譯器就會自動產生裝箱和拆箱語句。

   我們來看下面的語句，居然也發生了裝箱和拆箱操作。

Console.WriteLine("A few numbers:{0}, {1}, {2}",  25, 32, 50);

    上述代碼之所以發生了裝箱，是因爲WriteLine方法需要的參數類型是System.Object，而25是一個int類型，屬於值類型，因此需要裝箱，而在WriteLine方法內部實現時，需要調用方法參數的ToString()方法，爲了調用裝箱對象的方法，就會發生拆箱的操作。

    爲了避免裝箱和拆箱，可以將上述代碼進行如下修改。

Console.WriteLine("A few numbers:{0}, {1}, {2}", 25.ToString(), 32.ToString(), 50.ToString());

    另外，由於裝箱和拆箱都會產生新的實例，那麼有時會產生一些詭異的bug，我們來查看下面的代碼。

public struct Person
{
  private string _Name;

  public string Name
  {
    get
    {
      return _Name;
    }
    set
    {
      _Name = value;
    }
  }

  public override string ToString( )
  {
    Return _Name;
  }
}

 // Using the Person in a collection:
ArrayList attendees = new ArrayList( );
Person p = new Person( "Old Name" );
attendees.Add( p );

// Try to change the name:
// Would work if Person was a reference type.
Person p2 = (( Person )attendees[0 ] );
p2.Name = "New Name";

// Writes "Old Name":
Console.WriteLine(attendees[ 0 ].ToString( ));

    上述代碼中，Person是一個值類型，在將其放入ArrayList時，會進行裝箱操作，這時會有一次複製操作，當我們需要獲得ArrayList內Person對象的信息時，需要一次拆箱，又會有一次複製操作，因此，當我們並沒有對ArrayList內的對象進行修改，而是針對副本進行修改。

    我們可以通過以下的方式來修改上述代碼存在的問題。

代碼
public interface IPersonName
{
  string Name
  {
    get; set;
  }
}

struct Person : IPersonName
{
  private string _Name;

  public string Name
  {
    get
    {
      return _Name;
    }
    set
    {
      _Name = value;
    }
  }

  public override string ToString( )
  {
    return _Name;
  }
}

// Using the Person in a collection:
ArrayList attendees = new ArrayList( );
Person p = new Person( "Old Name" );
attendees.Add( p ); // box

// Try to change the name:
// Use the interface, not the type.
// No Unbox needed
(( IPersonName )attendees[ 0 ] ).Name = "New Name";

// Writes "New Name":
Console.WriteLine(attendees[ 0 ].ToString( )); // unbox

    裝箱後的引用類型實現了原來值類型對象上所有的接口，這意味着不會再發生複製，但是當我們調用IPersonName.Name屬性時，它會將調用請求轉發給“箱子”內部的值類型，在值類型上實現接口使我們可以訪問”箱子“的內部，從而允許直接改變ArrayList中的信息。 

   總之，我們應該對任何將值類型轉換爲System.Object或者接口類型的構造保持密切的關注，例如將值類型放入集合中，在值類型上調用System.Object定義的方法等，這些操作都會將值類型轉換爲System.Object，只要有可能，我們都應該避免這種轉換。