ボクシング（コンピュータプログラミング）

コンピュータサイエンスにおいて、ボクシング（別名ラッピング）とは、プリミティブ型をオブジェクト内に配置し、その値を参照として使用できるようにする変換です。アンボクシングとは、ラッパーオブジェクトからプリミティブ値を抽出する逆の変換です。オートボクシングとは、必要に応じてボクシングやアンボクシングの変換を自動的に適用することを意味します。

ボクシングの最も顕著な使用法はJavaです。Java では、実行時の効率や構文および意味の問題などの理由から、参照型と値型が区別されています。Java では、 はLinkedList型 の値のみを格納できます。のObjectが必要な場合がありますが、これは直接的には不可能です。代わりに、Java は、各プリミティブ型に対応するプリミティブ ラッパー クラスを定義します:および、および、および など。次に、ボクシングされた型を使用してを定義し、値をオブジェクトとしてボクシングすることでリストに挿入できます。( J2SE 5.0 で導入された汎用パラメータ化型を使用すると、この型は として表されます。) LinkedListintIntegerintCharactercharFloatfloatLinkedListIntegerintIntegerLinkedList<Integer>

一方、C#にはプリミティブ ラッパー クラスはありませんが、任意の値型をボックス化して、ジェネリック参照を返すことができます。Objective -CObjectでは、任意のプリミティブ値に をプレフィックスとして付けてを作成できます(例:または)。これにより、 などの標準コレクションに を追加できます。 @NSNumber@123@(123)NSArray

Haskellには参照型の概念がほとんどないか全くありませんが、それでもランタイムシステムの統一されたポインタからタグ付き共用体への表現には「ボックス化」という用語が使われています。^[1]

ボックス化されたオブジェクトは常に値オブジェクトのコピーであり、通常は不変です。オブジェクトをアンボックス化すると、格納されている値のコピーも返されます。オブジェクトのボックス化とアンボックス化を繰り返すと、パフォーマンスに重大な影響を与える可能性があります。これは、ボックス化によって新しいオブジェクトが動的に割り当てられ、アンボックス化によって (ボックス化された値が使用されなくなった場合) それらのオブジェクトがガベージ コレクションの対象になるためです。ただし、デフォルトの Java HotSpot ガベージ コレクターなどの最新のガベージ コレクターは、有効期間の短いオブジェクトをより効率的に収集できるため、ボックス化されたオブジェクトの有効期間が短い場合は、パフォーマンスへの影響が深刻にならない可能性があります。

一部の言語では、ボックス化されていないプリミティブ型と不変のボックス化されたオブジェクト型への参照は、直接的に等価です。実際、プログラム内のすべてのプリミティブ型をボックス化されたオブジェクト型に置き換えることができます。1 つのプリミティブから別のプリミティブへの代入ではその値がコピーされますが、1 つのボックス化されたオブジェクトへの参照から別のボックス化されたオブジェクトへの代入では、参照値がコピーされ、最初の参照と同じオブジェクトを参照します。ただし、オブジェクトは不変であるため、これは問題にはなりません。したがって、同じオブジェクトまたは異なるオブジェクトへの 2 つの参照の間には、意味的に実際の違いはありません (物理的な等価性を考慮しない限り)。代入以外のすべての操作 (算術演算子、比較演算子、論理演算子など) では、ボックス化された型をボックス化解除し、操作を実行し、必要に応じて結果を再ボックス化できます。したがって、プリミティブ型をまったく格納しないことも可能です。

オートボクシングとは、型変換（暗黙的または明示的）のみで値型から参照型を取得することを指します。コンパイラは、オブジェクトを作成する追加のソース コードを自動的に提供します。

たとえば、J2SE 5.0 より前のバージョンの Java では、次のコードはコンパイルされませんでした。

Integer i = new Integer ( 9 ); Integer i = 9 ; // 5.0 より前のバージョンではエラーです。    
    

5.0 より前のコンパイラは、最後の行を受け入れませんでした。Integerは参照オブジェクトであり、表面的にはList、Object、などと何ら変わりありません。 をintに変換するにはInteger、Integer オブジェクトを「手動で」インスタンス化する必要がありました。 J2SE 5.0 以降では、コンパイラは最後の行を受け入れ、値 を格納するために Integer オブジェクトが作成されるように自動的に変換します9。^[2]つまり、J2SE 5.0 以降では、および自体であるのようなものがコンパイルされるようになりました。 a と b はボックス化解除され、整数値が合計され、その結果が新しい に自動ボックス化され、最終的に変数 内に格納されます。 等価演算子は、参照型に対して参照の等価性について既に定義されているため、この方法では使用できません。ボックス化された型の値の等価性をテストするには、依然として手動でボックス化解除してプリミティブを比較するか、 メソッドを使用する必要があります。 Integer c = a + babIntegerIntegercObjects.equals

別の例: J2SE 5.0 では、プログラマーはコレクション ( など) を、オブジェクトではなく値がLinkedList含まれているかのように扱うことができます。これは、上で述べたことと矛盾しません。コレクションには依然として動的オブジェクトへの参照のみが含まれており、プリミティブ型をリストすることはできません。 にはできず、 である必要があります。ただし、コンパイラーは自動的にコードを変換し、リストは「暗黙的に」オブジェクトを受け取りますが、ソース コードではプリミティブ値のみを記述します。たとえば、プログラマーはがリストに追加されたかのように記述して考えることができますが、コンパイラーは実際にはその行を に変換します。 intIntegerLinkedList<int>LinkedList<Integer>list.add(3)int 3list.add(new Integer(3))

自動アンボックス化では、コンパイラは、そのオブジェクト上の何らかのメソッドを呼び出すか、または他の手段によって、そのオブジェクトから値を取得する追加のソース コードを自動的に提供します。

たとえば、J2SE 5.0 より前のバージョンの Java では、次のコードはコンパイルされませんでした。

Integer k = new Integer ( 4 ); int l = k . intValue (); // 常に OK int m = k ; // エラーになるはずだったが、今は OK    
    
               

C# は、プリミティブ型とオブジェクト型の別々のセットを持たないため、Java と同じ意味での自動アンボックス化をサポートしていません。Java でプリミティブ バージョンとオブジェクト バージョンの両方を持つすべての型は、C# コンパイラによってプリミティブ (値) 型またはオブジェクト (参照) 型として自動的に実装されます。

どちらの言語でも、自動ボクシングではダウンキャストは自動的に行われません。つまり、次のコードはコンパイルされません。

C#:

int i = 42 ; object o = i ; // ボックスint j = o ; // アンボックス (エラー) Console . WriteLine ( j ); // 到達できない行。作成者は出力 "42" を期待していた可能性があります   
            
               
 

ジャワ:

int i = 42 ; Object o = i ; // ボックスint j = o ; // アンボックス(エラー) System.out.println ( j ); //到達できない行。作成者は出力 "42"を期待していた可能性があります   
             
                
 

現代のObject Pascal には、ボクシングに近い、単純な型に対して操作を実行する別の方法があります。これは、 FreePascalでは型ヘルパー、 Delphiではレコードヘルパー、Delphi モードではFreePascal と
呼ばれます。 ここで言及されている方言は Object Pascal のネイティブ言語にコンパイルされるため、C# や Java が実装できる機能の一部が欠けています。特に、強く型付けされた変数に対する実行時の型推論がそうです。
しかし、この機能はボクシングに関連しています。
これにより、プログラマーは次のような構造を使用できます。

{$ifdef fpc}{$mode delphi}{$endif} 
uses sysutils ; // このユニットには、単純な型のラップが含まれていますvar x : integer = 100 ; s : string ; begin s := x . ToString ; writeln ( s ) ; end .