Что такое упаковка (boxing) и распаковка (unboxing) в C# и как можно избежать этих процессов?

Упаковка (boxing) — это неявное преобразование типа значения в ссылочный тип object или любой другой ссылочный тип, производный от object. При этом значение помещается в новую область памяти в управляемой куче.

Распаковка (unboxing) — это явное преобразование из типа object в тип значения. Сначала происходит проверка, является ли объект экземпляром нужного типа значения, затем из кучи копируется его поле данных.

Примеры:

// Упаковка (boxing)
int valueType = 10;
object referenceType = valueType; // valueType упаковывается в object

// Распаковка (unboxing)
int unboxedValue = (int)referenceType; // referenceType распаковывается в int

Избежать упаковки и распаковки можно, используя обобщения (generics). Обобщенные коллекции и методы работают непосредственно с типами значений, не требуя их преобразования в object. Это повышает производительность и типобезопасность.

Пример с обобщениями:

// Использование List<T> вместо ArrayList
using System.Collections.Generic;

List<int> genericList = new List<int>();
genericList.Add(10); // Нет упаковки

int value = genericList[0]; // Нет распаковки

Использование обобщений предотвращает издержки, связанные с выделением памяти в куче и копированием данных при упаковке/распаковке, а также исключает ошибки типа во время выполнения.