object.ToString() 如何处理盒装值类型？答案

【问题标题】：How does object.ToString() work on a boxed value type?object.ToString() 如何处理盒装值类型？
【发布时间】：2017-09-08 16:59:34
【问题描述】：

class Program {

    static void Main(string[] args) {
        Int32 i = 123;
        Double d = 123.456;
        FunPrint(i);
        FunPrint(d);
    }

    static void FunPrint(object obj) {
        Console.WriteLine(obj);
    }
}

我对这个示例的理解是，FunPrint() 首先创建了一个新对象，并根据传递的 ValueType 的值（在本例中为Int32）构建它。其次，调用Object.ToString() 并正确显示特定于ValueType 的字符串格式。

~~值类型不包含虚函数，所以...~~

我不明白Object 是如何知道它在内部持有什么类型以便进行正确的字符串格式化。

【问题讨论】：

我想知道这是否是一个模板之类的东西。 Object .. T.ToString() .. 因为编译器会在编译时知道所有类型。但这只是我的猜测。

标签： c# object tostring value-type

【解决方案1】：

调用函数在调用FunPrint之前将参数框起来。

值类型不包含虚函数，所以...

其实他们可以。您可以从值类型实现接口。你不能从一个派生，这限制了覆盖的级别。

但是要虚拟调用一个~~虚函数~~函数，你需要把值类型装箱。

该机制在这里同样适用。该值已被装箱，因此您可以调用它的虚拟成员。

编辑以阐明在值类型上调用接口方法：

var i = 123;
i.ToString();                // not boxed, statically resolves to Int32.ToString()

var o = (object)o;           // box
o.ToString();                // virtual call to object.ToString()

var e = (IEquatable<int>)i;  // box
i.Equals(123);               // virtual call to IEquatable<int>.Equals(int)

编辑以包含 Jon Hanna 的建议。在值类型上调用System.Object 的非-虚方法确实需要装箱。

var i = 1234;
i.GetType();    // boxes!

在对应的IL中可以看到：

ldc.i4.s     123
stloc.0      // i
ldloc.0      // i
box          [mscorlib]System.Int32
call         instance class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Object::GetType()

Object.GetType()不能虚拟调用，有签名：

public extern Type GetType();

但它仍然需要拳击。

【讨论】：

值得一提的是ToString()实际上并没有拆箱一个对象，所以里面的类型是什么并不重要？
"要调用虚函数，需要将值类型框起来"...在示例代码中使用的类型的情况下为false。有关详细信息，请参阅stackoverflow.com/questions/18615648/…（显然，所有密封类型都可以进行这种优化）。
@CodeCaster 在显示的代码示例中（以object 作为参数）避免装箱为时已晚，实际上Int32.ToString 将作为普通虚拟方法在装箱对象上调用（这有点令人困惑OP 的意思是object.ToString，因为该特定方法永远不会在示例中被调用，因为所有使用的类型都提供了自己的覆盖）。我的评论是关于一般性陈述 - 在某些情况下，虚拟方法调用不需要装箱（或一般的虚拟方法调用），因为在编译/JIT 时知道确切的方法。
@cazicss, Int32.ToString() 是虚拟的。这是一个覆盖，它必然是虚拟的。
原因是因为int.ToString() 是一个覆盖，它被定义为对int 的操作，虽然它可以通过基本虚拟定义到达，但也可以通过地址作为值类型方法。相比之下，object.GetType() 仅根据 object 定义，因此无法避免装箱，尽管编译器至少可以优化通常使用 callvirt 的 C# 规则，即使对于非虚拟调用也能获得 null-检查，因为它显然不能为空，所以call 可以安全使用，同时保持 C# 观察行为规则。

【解决方案2】：

值类型不包含虚函数，所以...

真的吗？

struct Foo
{
     public override string ToString() =>
         "Sure looks like a virtual call";

     public override bool Equals(object obj) =>
         "So does this one";
}

所有值类型都继承自object，您可以完全覆盖任何虚方法。您无法进一步扩展它们这一事实是无关紧要的。

【讨论】：

我指的不是一般的结构。我的印象是，像 Int32 这样的原语（它们是值类型）没有虚函数，因为这需要一个 vtable 指针并增加 Int32 的总大小......也许我在这里偏离了基础。
我所说的“值类型”是针对我的问题的。它只有 Int32 和 Double。
@cazicss System.Int32 Reference source int 覆盖 ToString()。
@cazicss C# 没有“原语”的概念。这不是 C# 规范中的术语。 Int32 是一个值类型（它在某些方面是特殊的，但它们在这里都不相关）。它有虚拟方法（ToString 是其中之一). If you have a compile time expression of type int` 并且你在上面调用ToString，编译器足够聪明地知道，即使认为该方法是虚拟的，也只有一种可能的实现，因此可以对该方法进行非虚拟调用。如果将值装箱在object 中，则无法完成，需要进行虚拟调用，并且会发生。
当我假设 Int32 没有虚函数时，调用 obj.ToString() 时如何调用 Int32::ToString()。

【解决方案3】：

对于那些来到这里并同样抨击盒子/拆箱魔法的其他人，我在这里找到了一些关于该主题的可靠进一步阅读：

http://mattwarren.org/2017/08/02/A-look-at-the-internals-of-boxing-in-the-CLR/

【讨论】：