Упаковка и распаковка значимых типов в C# — доступный для программиста механизм преобразования размерных типов данных языка C# из значимых в ссылочные и обратно через задействование свойств фундаментального базового класса Object .

Описание

Как правило, значимые типы предпочтительнее для использования, чем ссылочные: для них не нужно заботиться о динамическом выделении памяти из « кучи », на них не расходуются ресурсы при сборке мусора , по отношению к ним нет необходимости использовать адресацию через указатели . Однако, иногда необходимо использовать значимые типы совместно со ссылочными . Помимо этого, для использования ряда библиотечных классов нередко возникает нужда в ссылках на экземпляры значимых типов, что заставляет применять механизм их упаковки ( англ. boxing ) с перспективой распаковки ( англ. unboxing ) в будущем .

Упаковка

В языке C# упаковка работает как неявное преобразование экземпляра любого размерного типа в объект базового класса Object , которое происходит, когда компилятор наталкивается на значимый тип в том контексте, где ожидается появление ссылки. Это преобразование автоматически производится библиотекой CLR причём его выполнение не зависит от того, какой именно тип передан как входной — ссылочный или значимый .

Трансформация значимого типа в ссылочный осуществляется автоматически, для этого выполняются следующие шаги :

1. выделение необходимых ресурсов памяти для размещения нового объекта в «куче». Объёмы этой памяти определяются длиной упаковываемого типа и размером двух служебных членов. Первый из них является указателем на объект-тип, второй — индексом SyncBlockIndex . Этими метаданными снабжаются любые объекты в области динамической памяти.
2. поля значимого типа копируются в динамически выделенную память.
3. возвращается адрес полученного объекта в виде ссылочного типа.

Распаковка

Распаковка ссылочного типа в значимый подразумевает, что это должно быть выполнено явно. При этом, необходимо во-первых, сначала удостовериться, что тип упакованного объекта по ссылке соответствует исходному, а во-вторых, скопировать поля данных упакованного объекта в новую переменную данного типа. Как правило, проверку соответствия типов осуществляют с помощью механизма генерирования и обработки исключений , после чего копирование переносит внутренние данные (поля) объекта из «кучи» в стек выполняемого приложения, где хранятся его локальные переменные . Последовательность конкретных действий сводится к следующим шагам :

1. если служебный указатель на упакованный значимый тип имеет значение null , то генерируется исключение NullReferenceException ,
2. если упакованный объект не соответствует требуемому типу, то выбрасывается исключение InvalidCastException .

Отмечается, что распаковка не является противоположностью упаковки в строгом смысле этого слова, она гораздо менее ресурсоёмка если состоит только в запросе указателя на исходный значимый тип. Однако, в большинстве встречающихся приложений, невозможно обойтись без корректного копирования полей объекта из «кучи» в стек, что может крайне отрицательно сказаться на производительности .

В связи с этим отмечается, что в некоторых диалектах C++ , таких как, например C++/CLI предусмотрены встроенные средства для упаковки значимого типа данных не прибегая к созданию копии его полей .

Примечания

Ссылки