Warum structs werden müssen, boxed?

In C#, beliebige Benutzer-definierte struct wird automatisch eine Unterklasse von System.Struct System.ValueType und System.Struct System.ValueType ist eine Unterklasse von System.Object.

Aber wenn wir vergeben einige struct Objekt-Typ Referenz-es wird geboxt. Zum Beispiel:

struct A
{
    public int i;
}

A a;
object obj = a;  //boxing takes place here

Also meine Frage ist: wenn A ist ein Nachkomme von System.Object, kann nicht der compiler up-cast es um Objekt-Typ anstelle von Boxen?

InformationsquelleAutor Red Hyena | 2009-12-30
  1. 37

    Eine Struktur ist ein Werttyp. System.Object ist ein Referenz-Typ. Wert-Typen und Referenz-Typen gespeichert werden und anders behandelt von der Laufzeit. Für einen Werttyp behandelt werden als ein Referenz-Typ, es ist erforderlich für Sie geschachtelt werden. Von einem niedrigen Niveau, Perspektive, dazu gehört auch die Vervielfältigung der Wert aus dem stack, wo Sie ursprünglich Leben Sie in den neu zugewiesenen Speicher auf dem heap, was auch ein Objekt enthält header. Die zusätzlichen Header sind notwendig für Referenz-Typen, um zu beheben Ihre vtables zu ermöglichen virtuelle Methode löst und der andere Typ der Referenz bezogene Funktionen (denken Sie daran, dass eine struct auf dem stack ist nur ein Wert und es hat null Informationen geben; es muss nicht alles enthalten, wie vtables und können nicht direkt verwendet, um dynamisch ausgelöst Methoden). Außerdem behandeln etwas wie ein Referenz-Typ, haben Sie eine Referenz (pointer), nicht die raw-Wert.

    Also meine Frage ist - wenn Ein ist ein Nachkomme von System.Objekt kann nicht compiler Verallgemeinerung es um Objekt-Typ anstelle von Boxen?

    Auf einer niedrigeren Ebene, ein Wert, der nicht erbt nichts. Tatsächlich, wie ich schon sagte, es ist nicht wirklich ein Objekt. Die Tatsache, dass Eine stammt aus System.ValueType die wiederum leitet sich von System.Object ist etwas definiert, in der Abstraktion von der Programmiersprache (C#) und C# ist in der Tat ausblenden der Boxen Betrieb von Ihnen ziemlich gut. Sie nicht erwähnen, was explizit auf der box den Wert, so können Sie einfach denken, dass der compiler hat "upcasted" die Struktur für Sie. Es ist die illusion von Vererbung und Polymorphie für Werte, während keine der notwendigen Werkzeuge für die polymorphe Verhalten ist direkt von Ihnen zur Verfügung.

    • Gute Antwort. Paar kleinere Probleme mit ihm, obwohl. Zuerst der stack vs heap ist unerheblich, zu Boxen; Wert-Typen muss nicht auf den Stapel, und Sie geschachtelt werden, auch wenn Sie auf dem heap. Zweite, virtuelle Methoden sind irrelevant; Boxen ist nie gebraucht Versand einer virtuellen Methode über eine Struktur! Da alle Strukturen sind versiegelt, der jitter hat ausreichend Informationen, um genau festzustellen, welche Methode aufgerufen wird, bei jit-Zeit.
    • Eric: ich wusste du gehst zu äußern. Erwähnte ich, dass die stack-und heap-Metapher vor allem darauf hinweisen, werden Sie brauchen, um einen Zeiger zu. Bezüglich deiner zweiten Punkt, ich glaube du bist bezogen auf die constrained IL-Anweisung. Was ich meinte ist aber etwas rufen wie ToString auf eine Struktur gegossen, um System.Object oder sagen, IComparable.CompareTo auf eine Box-integer-statisch typisierte wie IComparable. Ich denke vtable-lookup erforderlich ist hier, nicht wahr?
    • Ein Aufruf einer Methode auf einem geschachtelten Werttyp behandelt wird wie ein "vtable" nennen, ja; der jitter hat keinen Grund zu glauben, dass es etwas besonderes ist. (Die Frage, ob in der Praxis Aufrufe von interface-Methoden sind das, was ein C++ - compiler writer genaugenommen denken, als einen "vtable" nennen, ist eine interessante, aber nicht, dass der germane zu dieser Frage.) Aber viele Menschen glauben fälschlicherweise, dass der Aufruf von interface-Methoden auf ein ohne Verpackung struct tatsächlich Felder der Struktur und dann die virtuellen Anruf; warum sollte der jitter gehen, um all die Mühe, wenn die Methode bereits Namen in die Metadaten?
    • Wahr. Ich habe diese Diskussion mit Menschen, die denken 2.ToString() wird die box 2. Durch die Art und Weise, ist es möglich zu zeigen, diese Tatsache mit C# - code nur? Ich meine, kurz nach der Demontage, oder Graben durch WinDbg... System.Object keine Methode, die mutiert bei einem boxed-Wert und ich weiß nicht, einen Weg, dies zu beweisen.
    • (Und ja, die .eingeschränkte Präfix-Anweisung hilft der Hinweis auf den jitter, die einen bestimmten Aufruf können überspringen Sie die Boxen. Wenn Sie daran interessiert sind, wie die dispatch-Schnittstelle, die eigentlich gar nicht die gleiche Arbeit als virtuelle Methode aufrufen, hier ist ein Alter Artikel, der erklärt es: msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx#S12)
    • Hmm, interessante Frage. Nichts kommt sofort in den Sinn.

    InformationsquelleAutor Mehrdad Afshari
  2. 17

    Hier ist, wie ich es vorziehen, daran zu denken. Betrachten Sie die Umsetzung einer variable mit einem 32-bit-integer. Wenn behandelt als einen Wert geben, den gesamten Wert passt in 32-bit-Speicher. Das ist es, was einen Wert geben ist: der Speicher enthält nur die bits, aus denen sich der Wert, nichts mehr, nichts weniger.

    Betrachten wir nun die Implementierung eine variable, die eine Referenz auf ein Objekt. Die variable enthält einen "Verweis", das umgesetzt werden könnte in einer beliebigen Anzahl von Möglichkeiten. Es könnte ein Griff in eine garbage-Kollektor-Struktur, oder es könnte eine Adresse sein, die auf dem verwalteten heap, oder was auch immer. Aber es ist etwas, das Ihnen erlaubt um ein Objekt zu finden. Das ist, was ein Referenz-Typ ist: der Speicher für eine variable eines Referenz-Typs enthält einige bits, die es ermöglichen, einen Verweis auf ein Objekt.

    Eindeutig diese beiden Dinge sind völlig Verschieden.

    Angenommen Sie haben eine variable vom Typ object, und Sie möchten, kopieren Sie den Inhalt einer Variablen vom Typ int in es. Wie machst du es? Die 32 bit einer Ganzzahl nicht einer von diesen "Referenz" Sachen, es ist nur ein Eimer enthält 32 bits. Referenzen könnte 64-bit-Zeiger in den verwalteten heap, oder 32-bit-handles in einem garbage-collector-Daten-Struktur oder jede andere Implementierung, die Sie an denken kann, aber eine 32-bit-integer kann nur ein 32-bit-integer.

    Also, was Sie tun in diesem Szenario, Sie die box die ganze Zahl: Sie machen ein neues Objekt, das enthält Speicher für einen integer, und dann speichern Sie eine Referenz auf das neue Objekt.

    Boxen ist nur erforderlich, wenn Sie (1) über ein einheitliches system, und (2) sicherzustellen, dass eine 32-bit-integer verbraucht 32-bit Speicher. Wenn Sie bereit sind, ablehnen entweder von denen, dann brauchen Sie nicht Boxen; wir sind nicht bereit, zu verwerfen, und so Boxen ist es, was wir gezwungen sind zu Leben.

    • Eric, wie immer, sehr schöne Erklärung! Aber könnten Sie bitte erweitern Sie ein wenig auf, was Sie meinen, wenn Sie sagen, dass der " Boxen ist notwendig, wenn Sie möchten, um eine unified type system." Ich bin andernfalls zu begreifen, wie 'Boxen' vereint das Typ-system. Danke!
    • Denken es ein bisschen mehr, sind Sie darauf hindeutet, dass C# - lieber ein system, wo die Entwickler können 'behandeln' Wert-Typen ähnlich wie ein Referenz-Typ, ohne zu verstehen, wie Sie tatsächlich implementiert .NET CLR? Und um dies zu erreichen, 'Boxen', notwendig ist böse? Wie würde es Aussehen, wenn Sie gewählt haben, um zu vermeiden, 'Boxen', wie würde ein Entwickler die Interaktion mit Wert-Typen/Verweis-Typen?
    • Lassen Sie mich anders formulieren. Drei Dinge wünschenswert: (1) Wert-Typen enthalten nur Ihre Daten und haben daher eine andere Darstellung als Referenz Arten, (2) alle Werte umgewandelt werden können, um eine gemeinsame unified-Typ -, Objekt -, und (3) Wert-Typen nie brauchen werden "boxed". Diese drei Dinge wünschenswert sind gegenseitig ausgeschlossen; Sie kann höchstens zwei von Ihnen. Wir haben uns dafür entschieden zu haben (1) und (2); nicht mit (3) ist der Preis, den Sie bezahlen.
    • Ebenso werden Sie wahrscheinlich wollen, Ihre Kamera (1) günstig, (2) leichte und (3) nehmen Sie gute Bilder. Sie bekommen nur zwei von drei; die zwei, die Sie wählen, ist bis zu Ihnen, aber Sie nicht bekommen, alle drei.
    • Ein paar Nissen: (1) Die Notwendigkeit der Boxen hängt davon ab, ob man will Wert-Typen mit einer Reihe von signifikanten bits schließen, um die Anzahl der bits in einem Objekt-Referenz übergeben werden, als ein Objekt. Wenn eine Referenz auf ein Objekt ist 64 bits, aber müssen nie mehr als 2^48 unterschiedliche Objekt Instanzen, könnte man, wenn gewünscht, vermeiden Sie Boxen für alle vordefinierten Datentypen 32-bit und kleiner, sowie alle Doppel im Bereich +/- 2^512, alle Int64 ist im Bereich +/- 2^55, und alle UInt64 ist im Bereich 0..2^56-1, und vielleicht auch einige andere Arten als gut. Größere zahlen müssen noch verpackt werden.
    • Auch ist (2) Zwar wäre es möglich zu definieren, den Rahmen, in dem standalone-heap-Objekte konnten entweder Wert-oder Referenz-Typ-Semantik, die .net framework verwendet eine etwas vereinfachte Modell, in dem alle heap-Objekte haben Referenz-Typ-Semantik. Dies vereinfacht einige Operationen (z.B. es bedeutet, eine Struktur, Zuweisung oder MemberwiseClone kann, führen Sie eine einfache bit-für-bit-Kopie), aber zwingt viele Klassen zu verwenden, Referenz-Typ-Semantik auch wenn die Wert-Semantik wäre eine Natürliche Passform für das, was der Programmierer macht.

    InformationsquelleAutor Eric Lippert
  3. 4

    Während die Designer von .NETTO sicherlich nicht brauchen, um Boxen in Abschnitt 4.3 der C# - Programmiersprachenspezifikation, erklärt die Absicht dahinter ganz gut, IMO:

    Boxing und unboxing ermöglicht eine einheitliche
    Blick auf das Typ-system, in dem ein
    Wert eines beliebigen Typs kann letztlich
    als Objekt behandelt.

    Weil Wert-Typen sind nicht-Referenz-Typen (welches System.Objekt letztendlich ist), das Gesetz des Boxens vorhanden ist, um ein unified type system, wo der Wert der alles werden kann als ein Objekt dargestellt.

    Dies ist ein Unterschied zu sagen, C++, wo der Typ-system ist nicht einheitlich, es gibt keine gemeinsame Basis-Typ für alle Typen.

    • Streng genommen, nicht alles stammt aus Objekt. Auf der Art-Seite, Zeiger-Typen sind weder Cabrio noch von object abgeleitet. Typ parameter-Typen und interfacetypen leitet sich nicht vom Objekt, sondern immer Cabrio zu widersprechen. Es ist Werte nicht-Zeiger-Typen, die immer eine Ableitung von object. Außer für die null-Wert-Referenz-Typen, die sich von nichts, nicht ein Objekt. Eine Referenz, die sich auf nichts bezieht, beziehen sich nicht auf ein Objekt; ein solcher Verweis Cabrio zu Objekt, aber nicht eine Ableitung von object.
    • Lippert: Verändert die Antwort zu reflektieren, Ihre Anliegen.
    • Nach der C# - Spezifikation, alle Datentypen sind abgeleitet von reference-Typen (System.ValueType und System.Enum), aber nicht Referenz-Typen. Das ist Unsinn & lässt mich vermuten, dass der C# - Spezifikation ungenau ist. @EricLippert: ich wäre interessiert Ihre Meinung zu meine Antwort.
    • Ich denke, deine Antwort verwirrt mehr als es erklärt. Natürlich alle Wert-Typen sind abgeleitet von einem Referenz-Typ; es gibt keinen Widerspruch gibt. Die ableitungsbeziehung nicht erforderlich, dass es eine gemeinsamkeit in der Darstellung. Ja, die CLI-Spezifikation befasst sich mit der Darstellung, aber das ist eine irrelevante detail von C# - Programmierer-Perspektive.
    • Die Tatsache, dass, wenn T wirklich leitet sich von U eine Umstellung von T zu U ist Identität-Erhaltung ist keine "irrelevante detail". Der C# - Spezifikation verwenden möglicherweise eine definition von "leitet", die überhaupt umfasst Arten, deren Konvertierungen sind nicht Identität bewahren, aber das bedeutet nicht, dass eine solche definition ist hilfreich.
    InformationsquelleAutor casperOne
  4. 0

    struct ist ein Wert-Typ design, daher muss es sein, boxed, wenn sich in ein Referenz-Typ. struct stammt aus System.ValueType, die im Begriff stammt aus System.Object.

    Die bloße Tatsache, dass struct ist ein Nachkomme des Objekts, bedeutet nicht viel..da die CLR befasst sich mit structs anders zur Laufzeit als ein Referenz-Typ.

    InformationsquelleAutor Stan R.
  5. 0

    Nachdem die Frage beantwortet wurde Stelle ich eine kleine "trick" in Bezug auf das Thema:

    structs können Schnittstellen implementieren. Wenn Sie einen Werttyp übergeben an eine Funktion, die erwartet, dass eine Schnittstelle, die diese Wert-Typ implementiert die Wert bekommt normalerweise boxed. Die Verwendung von Generika können Sie vermeiden, die Boxen:

    interface IFoo {...}
struct Bar : IFoo {...}

void boxing(IFoo x) { ... }
void byValue<T>(T x) : where T : IFoo { ... }

var bar = new Bar();
boxing(bar);
byValue(bar);
    InformationsquelleAutor helium
  6. 0

    "Wenn struct A ist ein Nachkomme von System.Object, kann nicht der compiler up-cast es statt Boxen?"

    Nein, ganz einfach, weil nach der definition der Sprache C#, die "up-casting" in diesem Fall ist Boxen.

    Den language-Spezifikation für C# enthält (in Kapitel 13) einen Katalog aller möglichen Konvertierungen. Alle diese Konvertierungen sind kategorisiert in einer bestimmten Weise (z.B. numerische Konvertierungen, Referenz-Konvertierungen, etc.).

    1. Gibt es implizite Konvertierungen von einer Art S seiner super-Typ T, aber diese sind nur definiert für das Muster "von einem Klasse Typ S zu einem Referenz-Typ T". Weil Ihr struct A ist nicht eine Klasse geben, diese Konvertierungen nicht angewandt werden können, in Ihrem Beispiel.

      Dass ist die Tatsache, dass A ist (indirekt) abgeleitet aus object (zwar korrekt) ist einfach irrelevant hier. Was relevant ist, ist, dass A ist eine Struktur, Wert Typ.

    2. Den nur bestehende Umsetzung, die dem Muster entspricht "von einem Werttyp A seiner Referenz-super-Typ object" wird kategorisiert, wie ein boxing-Konvertierung. So hat jeder Konvertierung von einem struct zu object ist per definition als Boxen.

    InformationsquelleAutor stakx
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