将结构体转换为通用接口时是否存在装箱/拆箱？

Question

可能的重复：
结构、接口和装箱

来自 MSDN：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/yz2be5wk.aspx

装箱是将值类型转换为类型对象或转换为该值类型实现的任何接口类型的过程。

但是通用接口呢？

例如，int 派生自 IComparable 和 IComparable。

假设我有以下代码：

void foo(IComparable value)    { /* etc. */ }
void bar(IComparable<T> value) { /* etc. */ }

void gizmo()
{
   int i = 42;

   bar(i); // is `i` boxed? I'd say YES
   foo(i); // is `i` boxed? I fear it is (but I hope for NO)
}

bar （或任何采用非通用接口的函数）是否意味着会有装箱？

foo （或任何采用该类型的通用接口的函数）是否意味着会有装箱？

谢谢。

Answer 1

每当将结构强制转换为接口时，它都会被装箱。 IComparable的目的是是允许这样的事情：

void bar<T>(T value) where T : IComparable<T> { /* etc. */ }

当以这种方式使用时，结构将作为结构（通过泛型类型参数）而不是作为接口传递，因此不必装箱。请注意，根据结构的大小，有时按值传递可能更好，有时按引用传递可能更好，当然，如果使用 IComparable 等现有接口，则必须按接口要求传递。

Answer 2

首先，关于值类型、引用类型和装箱的简短（可能不完整）入门。

您可以看出某物是值类型，因为函数中所做的更改不会在函数外部保留。调用函数时会复制对象的值，并在函数结束时将其丢弃。

您可以看出某个东西是引用类型，因为函数中所做的更改会保留在函数外部。调用函数时，对象的值不会被复制，并且在该函数结束后仍然存在。

如果某些内容被装箱，则会制作一个副本，并将其放置在引用类型中。它有效地从值类型更改为引用类型。

请注意，这一切都适用于实例化状态，即任何非静态成员数据。静态成员不是实例化状态，与引用类型、值类型或装箱无关。不使用实例化状态的方法和属性（例如，仅使用局部变量或静态成员数据的方法和属性）在引用类型、值类型或发生装箱时不会有不同的操作。

有了这些知识，我们就可以证明将结构转换为接口（通用或非通用）时确实会发生装箱：

using System;

interface ISomeInterface<T>
{
    void Foo();
    T MyValue { get; }
}

struct SomeStruct : ISomeInterface<int>
{
    public void Foo()
    {
        this.myValue++;
    }

    public int MyValue
    {
        get { return myValue; }
    }

    private int myValue;
}

class Program
{
    static void SomeFunction(ISomeInterface<int> value)
    {
        value.Foo();
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        SomeStruct test1 = new SomeStruct();
        ISomeInterface<int> test2 = test1;

        // Call with struct directly
        SomeFunction(test1);
        Console.WriteLine(test1.MyValue);
        SomeFunction(test1);
        Console.WriteLine(test1.MyValue);

        // Call with struct converted to interface
        SomeFunction(test2);
        Console.WriteLine(test2.MyValue);
        SomeFunction(test2);
        Console.WriteLine(test2.MyValue);
    }
}

输出如下所示：

0
0
1
2

这意味着仅在进行转换时才会发生装箱：

• 前两个调用在每次调用时都会进行装箱。
• 后两个调用已经有一个装箱副本，并且每次调用时都不会发生装箱。

我不会在此处复制所有代码，但如果将 ISomeInterface 更改为 ISomeInterface，您仍然会有相同的行为。

Answer 3

答案摘要

我对泛型接口和装箱/拆箱感到困惑，因为我知道 C# 泛型使我们能够生成更高效的代码。

例如，事实上 int 实现了 IComparable 和 IComparable 对我来说意味着：

• IComparable< /code> 将与旧的、前泛型代码一起使用，但这意味着装箱/拆箱
• IComparable 将用于启用泛型的代码，据说可以避免装箱/拆箱

Eric Lippert 的评论是尽可能简单、清晰和直接：

通用接口类型是接口类型。它们没有什么特别之处可以神奇地阻止拳击

从现在开始，我毫无疑问地知道将结构体转换到接口中将意味着装箱。

但是，IComparable 应该如何比 IComparable 更高效地工作呢？

这就是 supercat 的答案（由 Lasse V. Karlsen 编辑）向我指出的事实：泛型比我想象的更像 C++ 模板：

IComparable 的目的是允许执行以下操作：

   void bar<T>(T value) where T : IComparable<T> { /* etc. */ }

这与以下内容完全不同：

   void bar(IComparable<T> value) { /* etc. */ }

甚至：

   void bar(IComparable value) { /* etc. */ }

我的猜测是，对于第一个原型，运行时将为每种类型生成一个函数，因此，在处理结构时避免装箱问题。

而对于第二个原型，运行时只会生成以接口作为参数的函数，因此，当 T 是结构体时进行装箱。第三个函数将仅对结构进行装箱，不多也不少。

（我想这就是与 Java 类型擦除泛型实现相比，C# 泛型与 C# 结构相结合显示出其优越性的地方。）

Merlyn Morgan-Graham 的答案为我提供了一个我将使用的测试示例在家里。一旦获得有意义的结果，我将立即完成此摘要（我想我将尝试使用按引用传递语义来查看所有这些是如何工作的......）