В чем разница между боксом/распаковкой и приведением типов?

Упаковка относится к преобразованию типа значения, не допускающего значение NULL, в ссылочный тип или преобразованию типа значения в некоторый интерфейс, который он реализует (скажем, int в IComparable<int>). Кроме того, преобразование базового типа значения в тип, допускающий значение NULL, также является преобразованием упаковки. (Предостережение: в большинстве дискуссий на эту тему игнорируются последние два типа конверсий.)

Например,

int i = 5;
object o = i;

преобразует i в экземпляр типа object.

Распаковка относится к явному преобразованию экземпляра object или ValueType в тип, не допускающий значения NULL, преобразование типа интерфейса в тип значения, не допускающего значение NULL (например, IComparable<int> в int). Кроме того, преобразование типа, допускающего значение NULL, в базовый тип также является преобразованием распаковки. (Предостережение: в большинстве дискуссий на эту тему игнорируются последние два типа конверсий.)

Например,

object o = (int)5;
int i = (int)o;

преобразует целое число, заключенное в o, в экземпляр типа int.

Приведение типа — это явное преобразование выражения в заданный тип. Таким образом

(type) expression

явно преобразует expression в объект типа type.

Упаковка и распаковка — это подмножество приведений типов. Упаковка — это обработка типа значения как ссылочного типа (что на практике включает копирование содержимого этого типа значения (из стека) в кучу и возврат ссылки на этот объект). Это позволяет передавать тип значения везде, где ожидается совместимый ссылочный тип. Он также позволяет выполнять вызовы виртуальных методов и другие функции ссылочных типов для типа значения. Распаковка является обратной этой операции (получение типа значения из упакованного объекта).

Преобразование типа — это термин, используемый для любого преобразования переменной определенного типа в другую. Это более широкое понятие.

Несколько минут назад я ответил на связанный с этим вопрос, касающийся этой разницы. Подводя итог, я классифицировал различные типы инструкций IL, сгенерированных оператором приведения C#:

1. Упаковка (инструкция box IL) и распаковка (инструкция unbox IL)
2. Приведение по иерархии наследования (например, dynamic_cast<Type> в C++, для проверки используется инструкция castclass IL)
3. Приведение типов между примитивными типами (например, static_cast<Type> в C++, существует множество инструкций IL для различных типов приведения типов между примитивными типами)
4. Вызов определяемых пользователем операторов преобразования (на уровне IL это просто вызовы метода для соответствующего метода op_XXX).

Бокс — это термин для преобразования типа значения (int, double, float, Guid и т. д.) в ссылочный тип (System.Object, System.String и т. д.). Выполнение этой операции упаковки выделяет память в куче (которую сборщик мусора в конечном итоге должен будет освободить). Распаковка — это процесс, обратный этому процессу: он берет ссылочный тип и превращает его в тип значения.

Приведение типов берет тип (скажем, System.Object) и обрабатывает его как другой тип (скажем, System.String).

Когда вы упаковываете что-то в C#, вы приводите это к другому типу. Разница в том, что при создании нового ссылочного типа выделяется дополнительная память.

Итог: бокс — это особый вид приведения, который преобразует тип значения в ссылочный тип, что требует выделения нового ссылочного типа.

Упаковка/распаковка и приведение типов — это две разные операции, однако они используют один и тот же синтаксис.

Они взаимозаменяемы только тогда, когда человек, говорящий об этом, не знает, что происходит на самом деле...

Упаковка — это сохранение типа значения в виде объекта в куче, а распаковка — чтение значения из объекта. Вы можете только распаковать значение как его точный тип.

Приведение — это когда вы конвертируете базовый тип в другой базовый тип (например, из int в long) или когда вы меняете тип ссылки (например, из List<int> в IEnumerable<int>).

Упаковка означает преобразование переменной типа значения (т. е. целого числа) в ссылочный тип. Распаковка обратна этому, используя приведение типов. Короче говоря, в мире .NET все происходит от типа «объект».

Например (пример С#):

int myInt = 0;                 // original variable (unboxed to begin with)
object boxed = myInt;          // box it up
int myIntUnBoxed = (int)boxed; // and unbox it again using type casting

Вывод из этого — унификация системы типов, позволяющая рассматривать типы-значения как ссылочные типы. В этой статье более подробно рассматривается упаковка/распаковка.