装箱是将值类型转换为引用类型，在堆上创建副本；拆箱是将引用类型转回值类型，复制值到栈。两者引发内存与性能开销，应使用泛型等手段避免频繁操作。
在C#中，装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）是值类型与引用类型之间转换的核心机制。理解它们的工作原理和性能影响，对编写高效、稳定的程序至关重要。
什么是装箱和拆箱？
装箱是指将值类型隐式或显式地转换为引用类型（通常是 object 或接口类型）。这个过程会在堆上创建一个包含值类型数据的包装对象。
例如：
int i = 123; // 值类型变量 object o = i; // 装箱：i 的值被复制到堆上的 object 中
此时，变量 o 指向堆中的一个对象，该对象包含 123 的副本。
拆箱则是将引用类型显式转换回原来的值类型。它不是简单的赋值，而是从堆上的对象中提取值类型数据并复制到栈上。
int j = (int)o; // 拆箱：从 object 中提取 int 值
拆箱必须使用正确的值类型进行强制转换，否则会抛出 InvalidCastException。
装箱和拆箱的内部机制
当发生装箱时，CLR 执行以下步骤：
- 在托管堆上分配一块足够容纳值类型数据的内存
- 将栈上值类型的值复制到堆上的新对象中
- 返回指向该堆对象的引用（即 object 类型）
拆箱则执行相反操作：
- 检查对象实例是否为对应值类型的装箱值
- 将堆中对象的值复制回栈上的值类型变量
注意：拆箱不会释放堆上的对象，垃圾回收器会后续处理。
性能影响分析
频繁的装箱和拆箱操作会对性能造成显著影响，主要体现在：
- 内存开销：每次装箱都会在堆上分配新对象，增加 GC 压力
- 时间开销：内存分配、数据复制、类型检查等操作消耗 CPU 时间
- GC 频率上升：短期存活的装箱对象增多，导致更频繁的小型垃圾回收
例如，在循环中频繁拼接字符串或使用非泛型集合（如 ArrayList），很容易引发大量装箱：
var list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
list.Add(i); // 每次都发生装箱
}
如何避免不必要的装箱拆箱？
现代 C# 开发中有多种方式减少这类性能损耗：
- 优先使用泛型集合（如 List
）代替非泛型容器 - 避免将值类型传递给接受 object 参数的方法（除非必要）
- 使用 Span
、ReadOnlySpan 等结构体优化数据传递 - 在格式化输出时考虑使用插值字符串或 String.Format 的泛型重载
例如，用 List
var list = new List(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { list.Add(i); // 直接存储 int，无装箱 }
基本上就这些。掌握装箱拆箱的本质，有助于写出更高效的 C# 代码，特别是在处理大量数据或高性能场景时，这种底层理解尤为关键。
