C# 装箱拆箱

在 C# 中，装箱（Boxing） 和 拆箱（Unboxing） 是值类型与引用类型之间转换的特殊机制，仅发生在 值类型（Value Type） 和 引用类型（Reference Type） 相互转换的场景中。

一、值类型与引用类型的存储差异

• 值类型：包括 int、float、bool、struct、enum 等，直接存储数据本身，通常分配在栈（Stack） 上（特殊情况如 struct 作为类的字段时会存放在堆上）。
• 引用类型：包括 object、string、class、interface 等，存储数据的引用（地址），实际数据分配在堆（Heap） 上，栈上只保留指向堆的地址。

二、装箱（Boxing）：值类型 → 引用类型

装箱是指将值类型转换为引用类型（通常是 object 或接口类型）的过程。
它的本质是：在堆上创建一个新的引用类型对象，将值类型的数据复制到这个对象中，并返回该对象的引用。

装箱的特点：

1. 装箱是隐式转换（无需显式强制转换）。
2. 会导致堆内存分配和数据复制，可能影响性能（尤其是频繁操作时）。
3. 装箱后，堆上的对象与原始值类型变量是独立的（修改一方不影响另一方）

int i = 10;
object obj = i;  // 装箱
i = 20;          // 修改原始值类型
Console.WriteLine(obj);  // 输出 10（堆上的副本未变）

注意一：值类型转换为任何引用类型（包括 object 和接口类型）时，都会触发装箱，并非仅转换为 object 时才会装箱。

注意二：在 C# 中，值类型（如 struct、int 等）通常只能隐式转换为 object 或其实现的接口类型，这两种转换会触发装箱；而值类型转换为其他引用类型（如自定义 class）几乎都是显式转换，且这类转换本质上是 “创建新的引用类型实例”，而非装箱。

示例：值类型转换为接口类型会触发装箱

// 定义一个接口（引用类型）
public interface IMyInterface { void Print(); }

// 定义一个值类型（struct）并实现接口
public struct MyStruct : IMyInterface
{
    public void Print() => Console.WriteLine("MyStruct");
}

// 测试代码
MyStruct s = new MyStruct();

// 情况1：值类型转换为接口类型 → 触发装箱
IMyInterface iface = s;  // 装箱：MyStruct（值类型）→ IMyInterface（引用类型）

// 情况2：值类型转换为 object → 触发装箱
object obj = s;          // 装箱：MyStruct（值类型）→ object（引用类型）

三、拆箱（Unboxing）：引用类型 → 值类型

拆箱是指将已装箱的引用类型（即通过装箱得到的 object 或接口）转换回原始值类型的过程。
它的本质是：验证引用类型对象的类型是否与目标值类型匹配，然后将堆上对象中的数据复制回栈上的值类型变量。

拆箱的特点：

1. 拆箱是显式转换（必须使用强制转换符）。
2. 拆箱前必须先完成装箱（不能对未装箱的引用类型拆箱）。
3. 同样涉及数据复制，但不分配新的堆内存（仅验证和复制数据）。
4. 类型必须严格匹配（例如，不能将装箱的 int 直接拆箱为 long）

object obj = 10;       // 装箱 int
long l = (long)obj;    // 报错：InvalidCastException（必须先拆为 int，再转 long）
long l = (long)(int)obj; // 正确：先拆箱为 int，再转换为 long

注意：

不属于装箱的案例：

1. 引用类型之间的转换

// string 是引用类型，转换为 object（基类引用类型）
string str = "hello";
object obj = str; // 不属于装箱！

// 原因：string 本身是引用类型，转换为 object 只是引用类型之间的向上转型，
// 仅传递引用地址，无需在堆上创建“值类型包装对象”，因此不是装箱。

在 C# 中，int 转 string 不会发生装箱，原因如下：

int 转 string 通常通过 int.ToString() 方法（或隐式调用该方法的场景，如字符串拼接、插值）实现，其过程是：直接根据 int 的数值生成一个新的 string 对象（字符序列），存储在堆上。

2. 引用类型转换值类型

int i = 10;
string str = i.ToString(); 
// 调用 int 自身的方法，无装箱（返回 string 是类型转换，非装箱）

不属于拆箱的案例：

1. 引用类型（非装箱对象）转换为值类型

// 示例：string（引用类型）转换为 int（值类型）
string str = "123";
int num = int.Parse(str); // 不是拆箱！
//str 是 string 类型的引用对象，并非通过 int 装箱得到。

2. 引用类型之间的转换

object obj = "hello"; // obj 指向 string 引用类型（非装箱对象）
string str = (string)obj; // 不是拆箱！

// 原因：
// 转换的双方都是引用类型（object 是基类，string 是派生类）
//本质是引用地址的转换，与值类型无关，因此不是拆箱。

3. 对未装箱的 object 强行转换为值类型（错误，但仍不属于拆箱）

object obj = new object(); // 普通 object 实例（未装箱）
int i = (int)obj; // 抛出 InvalidCastException，但这不是拆箱！

// 原因：
// obj 内部没有存储任何值类型数据（不是装箱产生的），
// 因此这个转换本质是“无效的类型转换”，而非拆箱。