CLR - 设计类型

前言

　　好记性不如料“笔头”系列。。。

　　类型基础

　　基元类型、引用类型和值类型

类型基础

“运行时”要求每个类型最终都从System.Object 类型派生。

　　由于所有类型最终都从System.Object 派生，所以可以保证每个类型的每个对象都有一组最基本的方法。具体地说，System.Object
类型提供了下列的公共实例方法：

　　此外，从System.Object 派生的类型能访问下列所示的受保护方法：

　　要求所有对象都用new 操作符来创建。下面这行代码展示了如何创建一个class1 对象：

　　Program p = new Program("info");

　　以下是new 操作符所做的事情。

　　1：计算类型及其所有基类型（一直至System.Object）中定义的所有实例字段需要的字节数。堆上的每个对象都需要一些额外的成员——即”类型对象指针“（type
object pointer）和“同步块索引”（sync block index）来由CLR 用于管理对象，这些额外成员的字节数会计入对象大小。

　　2：从托管堆中分配指定类型要求的字节数，从而分配对象的内存，分配的所有字节都设置为零（0）。

　　3：初始化对象的“类型对象指针”和“同步块索引”成员。

　　4：调用类型的实例构造器，向其传入在对new
的调用中指定的任何实参（上例就是字符串"info"）。大多数编译器都在构造器中自动生成代码来调用一个基类构造器。每个类型的构造器在调用时，都要负责初始化由这个类型定义的实例字段。最终调用的是System.Object
的构造器，该构造器只是简单地返回，不会做其他任何事情。

CLR 允许将一个对象转换为它的（实际）类型或者它的任何基类型。

　　在C# 中进行类型转换可以使用is 与as 操作符。

　　is 操作符检查一个对象是否兼容于指定的类型，并返回一个Boolean 类型：true 或false。注意，is 操作符永远不会抛出异常。

　　Object o = new Object();

　　Boolean b1 = (o is Object); //返回true

　　as 操作符检查一个对象是否兼容于指定的类型，如果兼容，as 会返回对同一个对象的一个非null 引用，反之，则返回null。

　　Object o = new Object();

　　string str= o as string;//返回null

类型、对象、线程栈、托管堆在运行时的相互联系

　　运行程序时，会启动一个进程，每个进程最少有一个线程。一个线程被创建时会分配到1MB
大小的栈。这个栈的空间用于向方法传递实参，并用于方法内部定义的变量。

　　现在，Windows 进程已经启动，CLR 已经加载到其中，托管堆已初始化，而且已创建一个线程（连同它的 1MB 栈空间）。现在已经进入 Main()
方法，马上就要执行 Main 中的语句，所以栈和堆的状态如下图所示：

　　当JIT 编译器将Main() 方法的IL代码转换成本地CPU 指令时，会注意到其内部引用的类型。这个时候，CLR
要确保定义了这些类型的所有程序集都已加载。然后利用程序集的元数据，CLR
提取与这些类型有关的信息，并创建一些数据结构来表示类型本身。在线程，会创建所需要的所有对象。下图显示了在Main 被调用时，创建类型对象后的状态：

　　当CLR 确定方法需要的所有类型对象都已创建，而且Main 方法的代码编译之后，就允许线程开始执行Main 的本地代码。Main
的“序幕”代码执行时，必须在线程栈中为局部变量分配内存。同时作为“序幕”代码的一部分，CLR 会自动将所有变量初始化为null 或0(零)。

　　然后Main 执行它的代码来构造一个Person 对象。这造成在托管堆中创建Person 类型的一个实例（也就是一个Person
对象），同时包含类型及其所有基类型（一直至System.Object）中定义的所有实例字段与同步块索引、类型对象指针。CLR
会自动先初始化同步块索引，并将对象的所有实例字段设为null 或0（零），再调用类型的构造器，最后返回Person 对象的内存地址，该地址保存在变量p
中。

　　下一步Main 执行到ToString 方法。Jit 编译器在Person 类型对象的方法表中查找引用了被调用方法的记录项，对方法进行JIT
编译（如果还没有编译过）,再调用JIT 编译的代码。

　　这时。可以看到Person 类型对象中也包括类型对象指针，这是因为类型对象本质上也是对象。CLR 创建类型对象时，必须初始化这些成员。CLR
开始在一个进程中运行时，会立即为MSCorLib.dll 中定义的System.Type 类型创建一个特殊的类型对象。Person
类型对象都是System.Type 类型对象的一个“实例”。因此，Person
类型对象指针成员会初始化成对System.Type类型对象的引用。因System.Type
类型对象本身也是一个对象，内部的“类型对象指针”成员会指向它本身。

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