运行时如何知道装箱值类型的确切类型？答案

【问题标题】：How runtime knows the exact type of a boxed value type?运行时如何知道装箱值类型的确切类型？
【发布时间】：2014-07-30 11:11:31
【问题描述】：

我明白什么是拳击。值类型被装箱为对象/引用类型，然后作为对象存储在托管堆上。但我无法通过拆箱。

拆箱会将您的对象/引用类型转换回值类型

int i = 123;          // A value type
object box = i;       // Boxing
int j = (int)box;     // Unboxing

好的。但是如果我尝试将一个值类型拆箱成另一个值类型，例如，在上面的例子中，它会抛出 InvalidCastException

long d = (long)box;

它给我留下了一个想法，可能是运行时隐式知道装在“box”对象内的值类型的实际类型。如果我是对的，我想知道这个类型信息存储在哪里。

编辑：

因为int 可以隐式转换为long。这让我很困惑。

int i = 123;
long lng = i;

非常好，因为它不涉及装箱/拆箱。

【问题讨论】：

box.GetType() 怎么样？
运行时知道每个对象的类型。装箱的值也不例外。
假设你有一个值类型的Ball，你在GlassBox中放了一个球。这会阻止你知道它是玻璃盒子里的一个球吗？你可以清楚地看到不是吗？就这样..
这是一个有点令人困惑的问题。假设您创建了一个Foo 实例（引用类型），然后将其分配给object 变量。如果您尝试将其强制转换为 Bar 实例（也是引用类型），您是否也不会期待同样的异常？正如@JonathonReinhart 所说，装箱/拆箱并没有真正涉及。
@DanielKelley，我承认我没有提到我的困惑，即当装箱/拆箱发挥作用时，即使从隐式可转换类型转换也不起作用。查看我的编辑。

标签： c# boxing unboxing

【解决方案1】：

当一个值被装箱时，它会得到一个对象头。派生自 System.Object 的任何类型都具有的那种。该值遵循该标题。标头包含两个字段，一个是“syncblk”，它具有超出问题范围的各种用途。第二个字段描述对象的类型。

这就是你要问的那个。它在文献中有各种名称，最常见的是“类型句柄”或“方法表指针”。后者是最准确的描述，它是指向 CLR 在加载类型时跟踪的信息的指针。许多框架功能都依赖于它。 Object.GetType() 当然。您的代码中的任何强制转换以及 is 和 as 运算符都会使用它。这些铸件是安全的，因此您不能将狗变成猫，类型手柄提供了这种保证。盒装 int 的方法表指针指向 System.Int32

的方法表

在泛型可用之前，拳击在 .NET 1.x 中非常很常见。所有常见的集合类型都存储 object 而不是 T。因此，将元素放入集合中需要（隐式）装箱，再次取出它需要使用强制类型转换显式拆箱。

为了提高效率，抖动不需要考虑可能需要转换，这一点非常重要。因为这需要更多的工作。所以 C# 语言包含了拆箱到另一种类型是非法的规则。现在需要的只是检查类型句柄以确保它是预期的类型。在您的情况下，抖动直接将方法表指针与 System.Int32 的指针进行比较。并且嵌入在对象中的值可以直接复制而无需任何转换问题。非常快，尽可能快，这一切都可以通过内联机器代码完成，无需任何 CLR 调用。

此规则特定于 C#，VB.NET 没有。这两种语言之间的典型权衡，C# 的重点是速度，VB.NET 的重点是方便。在取消装箱时转换为另一种类型不是问题，所有简单值类型都实现 IConvertible。您可以使用 Convert 辅助类在代码中显式编写它：

        int i = 123;                    // A value type
        object box = i;                 // Boxing
        long j = Convert.ToInt64(box);  // Conversion + unboxing

这与 VB.NET 编译器自动生成的代码非常相似。

【讨论】：

感谢您的准确解释。 Luaan、Paval 和 Ritesh 的回答也以不同的方式总体上解释了同一件事，但您的回答恰到好处。

【解决方案2】：

这是因为装箱指令将值类型标记添加到结果对象MSDN。当您从对象中拆箱值时，此变量是已知类型（和内存中的大小）。因此，您必须将对象转换为原始值类型。

在您的示例中，您甚至不需要将其从 int 转换为 long，因为它是隐式转换。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是因为当您进行装箱而不是将值类型从堆栈移动到堆时，它会在堆中创建它的副本并将它的引用存储在堆栈中的新堆栈框中。因此，您的原始堆栈对象，即值类型对象及其数据类型信息仍保留在堆栈中并维护其历史记录。现在在拆箱时，它会将堆中的对象类型与堆栈中的原始数据类型进行比较，如果发现不匹配则给出错误。因此，有必要使用您在拆箱时装箱的相同数据类型。

【讨论】：

【解决方案4】：

每个引用对象都有一堆与之关联的元数据。这包括给定对象的确切类型（这就是您可以拥有类型安全性的原因）。

因此，虽然int 是按值传递的，但实际上缺少此信息（并不重要），但是一旦您将其装箱，它就会创建一个包含所有必要元数据的新对象。这也意味着，虽然 int 只有 4 个字节，但装箱的 int 远不止这些 - 你现在有一个引用（4-8 个字节）、值本身（4）和元数据（包括特定类型的句柄）。这与例如非常不同。 C++，它允许您将任何指针转换为任何类型的指针（并在您转换错误时让您处理错误）。

同样，所有的引用对象都有这个元数据。这是引用类型成本中相当重要的一部分，但它也是确保类型安全的方法。这也很好地展示了int 中的ArrayList 的真正成本，以及为什么int[] 或List<int> 效率更高——即使忽略分配（更重要的是收集）堆对象以及装箱和拆箱的成本本身，4 字节的 int 可能突然变成 20 字节，只是因为你正在存储对它的引用 :)

【讨论】：