[CLR via C#]值类型的装箱和拆箱

我们先来看一个示例代码:

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ArrayList a = new ArrayList();

            Point p;

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                p.x = p.y = i;

                a.Add(p);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }

    struct Point
    {
        public Int32 x, y;
    }
}

在本例中，ArrayList的Add方法原型如下:

public virtual Int32 Add(object value);

可以看来，Add方法需要获取一个Object类型参数，换言之，Add需要获取对托管堆上的一个对象的引用来作为参数。但在之前的代码中，传递的是值类型的参数。为了使代码能够工作，Point值类型必须转换成一个真正的、在堆中托管的对象。而且必须获取对这个对象的一个引用。

为了将一个值类型转换成一个引用类型，要使用一个名为"装箱"的机制。下面总结了对值类型的一个实例进行装箱时在内部发生的事情。

1)在托管堆中分配好内存。分配的内存量是值类型的各个字段所需要的内存量再加上托管堆的所有对象都有的两个额外成员需要的内存量。

2)值类型的字段复制到新分配的堆内存。

3)返回对象的地址。

在知道装箱如何进行之后，接着谈谈拆箱。

Point p = (Point)a[0];

现在要获取ArrayList的元素0中包含的引用，并试图将其放到一个Point值类型的实例p中。为了做到这一点，包含在已装箱Point对象中的所有字段都必须复制到值类型变量p中，后者在线程栈上。CLR分两步完成这个复制操作。第一步是获取已装箱的Point对象中的各个Point字段的地址,这个过程称为拆箱。第二步是将这些字段包含的值复制到基于栈的值类型实例中。

 static void Main(string[] args)
        {
            Int32 x = 5;

            Object o = x;

            Int16 y = (Int16)o; //抛出一个InvalidCastException异常

            Int16 y = (Int16)(Int32)o; //这个是正确的写法

            Console.ReadKey();
        }

从逻辑上讲，完全可以获取o所引用的一个已装箱的Int32,然后将其强制转换为一个Int16。然而，在对一个对象进行拆箱的时候，只能将其转型为原先未装箱时的值类型。　

由于未装箱的值类型没有同步块索引，所以不能使用System.Threading.Monitor类型的各种方法(或者使用C#的lock语句)让多个线程同步对这个实例的访问。

虽然未装箱的值类型没有类型对象指针，但仍可调用由类型继承或重写的虚方法(比如Equals、GetHashCode或者ToString)。用于调用虚方法的值类型不会被装箱。然而，如果你重写的虚方法要调用方法在基类中的实现，那么在调用基类的实现时，值类型实例就会装箱。然而，调用一个非虚的、继承的方法时(比如GetType或MemberwiseClone)，无论如何都要对值类型进行装箱。这是因为这些方法是由System.Object定义的，所以这些方法期望this实参指向堆上一个对象的指针。除以之外，将值类型的一个未装箱实例转型为类型的某个接口时，要求对实例进行装箱。这是因为接口变量必须包含对堆上的一个对象的引用。