【从零开始入门unity游戏开发之——C#篇24】C#面向对象继承——万物之父（object）、装箱和拆箱、sealed 密封类

一、万物之父（object）

1、万物之父：System.Object

在 C# 中，所有类型（无论是值类型还是引用类型）都是直接或间接从 System.Object 类派生的。也就是说，System.Object 是所有类型的基类，提供了所有对象的基础功能。object（小写）是 C# 语言的一个关键字，是对 System.Object 类型的别名。

object是所有类型的基类，他本质是一个类（引用类型）

2、System.Object 的作用

• 可以利用里氏替换原则，用object容器装所有对象

  object obj = new Player();
  if (obj is Player)
  {
      (obj as Player).PlayerAtk();
  }
  

• 可以用于表示不确定类型，作为函数参数类型等

  public class Example
  {
      public static void Main()
      {
          int number = 42;
          
          // 由于所有类型都继承自 System.Object，我们可以将 int 类型的变量赋值给 object 类型的变量
          object obj = number;
          
          Console.WriteLine(obj.ToString());  // 输出：42
      }
  }
  

在这个示例中，尽管 number 是 int 类型（值类型），我们还是能够将其赋给 Object 类型的变量。这是因为 int 是从 System.Object 派生的。

二、装箱 和 拆箱

1、装箱（Boxing）

• 定义：当值类型（如 int、struct 等）被隐式或显式转换为引用类型（通常是object 或接口（接口的知识后面会介绍））时，CLR会在堆上创建一个新的对象，并将值类型的数据复制到该对象中。
• 性能影响：每次装箱都会分配新的内存并进行数据复制，这会带来额外的开销。

2、拆箱（Unboxing）

• 定义：当引用类型被显式转换回原始的值类型时，CLR会从堆上的对象中复制数据回到栈上的值类型。
• 性能影响：拆箱同样涉及数据复制，也会有性能开销。

ps:CLR 是 Common Language Runtime（公共语言运行时）的缩写，它是 .NET Framework 的核心组件之一。CLR 负责管理代码的执行，提供各种服务来确保应用程序的安全性、可靠性和性能。

3、示例：装箱

int number = 42;

// 装箱，将值类型 int 转换为引用类型 object
object obj = number;

Console.WriteLine(obj);  // 输出：42

在上述代码中，number 是 int 类型的值类型，赋值给 obj 后，发生了装箱。此时 obj 实际上指向一个存储 42 的堆内存区域。

4、示例：拆箱

object obj = 42;  // 装箱：将值类型 int 转换为对象
int number = (int)obj;  // 拆箱：将对象类型的值提取为值类型

Console.WriteLine(number);  // 输出：42

在这段代码中，obj 是一个 object 类型的引用，实际上它包含了一个 int 类型的值。通过拆箱，我们将 obj 转换回 int 类型，并将其赋值给 number。

5、装箱与拆箱的性能问题

装箱和拆箱操作会涉及额外的内存分配和数据复制，特别是在频繁进行装箱和拆箱的场景下，可能会导致性能瓶颈。因此，通常在性能要求较高的场合中，应该避免不必要的装箱和拆箱操作。

6、优缺点

• 好处：不确定类型时可以方便参数的存储和传递
• 坏处：存在内存迁移，增加性能消耗

6、总结

理解装箱和拆箱对于 C# 的性能优化非常重要，尤其是在涉及到大量数据处理和集合操作时，避免不必要的装箱拆箱能够显著提升程序的性能。不是不用，尽量少用。

三、sealed 密封类

在 C# 中，密封类（sealed class）是指一个不能被继承的类。通过将一个类声明为密封类，意味着其他类不能从它派生出子类。这在某些情况下非常有用，例如你希望确保一个类的实现不被修改或扩展时。

1、语法：

要将一个类声明为密封类，使用 sealed 关键字：

public sealed class MyClass
{
    public void MyMethod()
    {
        Console.WriteLine("Hello, World!");
    }
}

2、为什么使用密封类？

• 防止继承：通过将类标记为密封类，可以防止其他类继承该类。这可以确保类的行为不会被修改，从而增加代码的安全性和稳定性。
• 性能优化：密封类可以让编译器进行更优化的处理，因为它知道该类不能被继承。这在某些情况下可以提高性能，尤其是在虚拟方法调用方面。
• 设计意图明确：密封类可以明确表明设计者的意图，表示这个类是最终的实现，不打算让它扩展。

3、示例：密封类的使用

using System;

public sealed class SealedClass
{
    public void DisplayMessage()
    {
        Console.WriteLine("This is a sealed class!");
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        SealedClass sc = new SealedClass();
        sc.DisplayMessage();
        
        // 尝试继承 SealedClass 会引发编译错误
        // public class DerivedClass : SealedClass { }  // 编译错误: 'SealedClass' cannot be inherited.
    }
}

在上面的代码中，SealedClass 是一个密封类，无法被继承。如果你尝试创建一个从 SealedClass 派生的类，会引发编译时错误。

4、密封类与虚拟方法（virtual）

密封类常常与 虚拟方法 一起使用，目的是防止方法被重写。

virtual 关键字用于在基类中声明一个方法为虚方法。详细知识会在后面C#面向对象动态多态里再介绍。

例如，如果一个类是密封的，那么它的虚拟方法就不能被子类重写：

public sealed class SealedClass
{
    public virtual void DisplayMessage()
    {
        Console.WriteLine("Message from the sealed class.");
    }
}

// 这段代码会出错，因为 SealedClass 是密封类，无法被继承
// public class DerivedClass : SealedClass
// {
//     public override void DisplayMessage() { } // 编译错误
// }

如果 SealedClass 没有 sealed 关键字，它的虚拟方法 DisplayMessage 可以被派生类重写。但由于它是密封的，无法被继承，所以该方法就无法被重写了。

5、总结

• sealed 关键字用于定义一个密封类，阻止其他类继承该类。
• 密封类可以提高代码的安全性和稳定性，避免不必要的继承。
• 密封类通常用于希望完全控制行为，防止扩展或重写的场景。

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完结

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