Я отвечу только на вопросы 2 и 4, потому что, похоже, что на остальные уже есть удовлетворительный ответ.
Сначала давайте посмотрим на этот код из вашего вопроса:
int i = 10;
object x = i;
Теперь, для меня это звучит так, как будто вы обдумываете это Да, это правда, что тип System.Object не содержит ни одного члена, который представлял бы int, который был помещен здесь. Но это не делает этот случай чем-то отличным от другого кода, который вы выложили, и вы, кажется, прекрасно понимаете:
Person p = new Customer();
p.Name = "Water Cooler v2";
В этом случае класс Customer является производным от класса Person. Существуют поля, методы и т. Д., Принадлежащие Customer, которые не видны из контекста Person, но Customer - это a Person. Точно так же, System.Int32 (что то же самое, что и int, как указывали другие) происходит от System.Object. Просто есть операции, которые вы можете выполнить на int, которые не видны из контекста object - например, выполнение сложения и т. Д. Но int - это an object.
Итак, ответ на вопрос "что на самом деле помещается в кучу?" (кстати, куча, являющаяся деталью реализации CLR) на самом деле довольно проста: туда ставится int.
Теперь, если я могу немного откатиться назад, я хочу ответить на этот вопрос:
Но мы не можем new структуру, верно?
На самом деле, это неточно. Что делает ключевое слово new? Похоже, вы думаете в терминах C ++ и предполагаете, что если тип размещен в стеке (опять же, обратите внимание на детали реализации), то использование ключевого слова new не имеет смысла. Но в C # new в основном означает, что вы вызываете конструктор типа. И типы значений (структуры) имеют конструкторы, как и ссылочные типы (классы); так что да, эта строка:
IComparable x = 10;
фактически совпадает с:
IComparable x = new System.Int32(10); // if System.Int32 had a public
// parameterized constructor
// (which it doesn't, probably
// because that would just
// confuse people)
Теперь позвольте мне задать вам вопрос: в чем важная разница между типами значений и ссылочными типами в .NET? Если ваш ответ включает какое-либо из слов «стек», «куча» или «выделенный», то, скорее всего, вы сосредоточены на неправильной вещи. Какое это имеет значение для нас, разработчиков, для размещения объектов (помимо подробностей, связанных с настройкой производительности)? На мой взгляд, важное различие заключается в том, что типы значений передаются по значению (копируются) в вызовах методов . Честно, вот и все. Вот что важно.
Когда вы смотрите таким образом, большая загадка бокса / распаковки на самом деле не так таинственна. Давайте посмотрим на этот код еще раз:
int i = 10;
object x = i;
Мы говорим, что в приведенном выше коде мы "упаковываем" целое число i в объекте x. Но что подразумевается под этим термином «бокс»? Это то же самое, что поместить значения в кучу? Как это может быть, если выделение кучи и стека является неопределенной деталью реализации?
Помните, что я говорил о типах значений. Важно, чтобы int был типом значения: когда вы передаете int методу, вы действительно передаете копию. Это поведение всех типов значений, аналогичное тому, как говорят все типы, производные от System.ValueType. Но обратите внимание, что System.Object не происходит от System.ValueType. Это наоборот. object является ссылочным типом.
Итак, "бокс" на самом деле означает, что вы берете объект, который в силу его типа всегда передается по значению, и приводите его к базовому типу (object) который передается по ссылке *.
Если я могу предложить несколько глупую аналогию: предположим, что вы идете в какой-то странный тематический парк, где применяются следующие правила:
- Все люди по умолчанию ездят на колесе обозрения.
- Жители Нью-Йорка, в частности, вместо этого едут на карусели.
Перед тем, как войти в парк, вы заполняете небольшую форму, классифицирующую себя. После подачи этой формы вы получите красный браслет, если вы из Нью-Йорка, или синий браслет.
Что если вы из Нью-Йорка, но хотите прокатиться на колесе обозрения? Все просто: вместо того, чтобы заполнять вашу классификацию как «житель Нью-Йорка», вы просто пишете «Персона». Бинго, они дают вам синий браслет, и вы в.
Ключевое различие, которое следует здесь сделать, заключается в том, что объекты могут делать и как они обрабатываются . Как я уже говорил несколько раз, System.Int32 происходит от System.Object, и поэтому вы можете привести int к object так же легко, как вы можете привести объект любого типа к типу. из которого это происходит. Все это ограничивает то, что вы можете делать с этим объектом, потому что доступны только методы, поля и т. Д. Базового класса. Ничего особенного там нет. Но , бросая int на object, вы меняете способ обработки . Точно так же, как приведение себя в примере тематического парка к «Персоне» - что-то менее конкретное, чем то, что вы есть на самом деле, «житель Нью-Йорка», или другими словами базовый тип - вы изменили способ вас лечили.
Имеет ли это смысл?
* Утверждение, что ссылочные типы «передаются по ссылке», возможно, не является строго точным утверждением и вызвало много недоразумений для многих разработчиков (более точное утверждение может быть «ссылки на ссылочных типов передаются значение"); для подробного обсуждения этой темы вам нужно поискать в другом месте.