.NET本质论

时间：2017-03-31 23:55:31 阅读：530 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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Technorati 标签: .NET,C#

1. CLR是一个更好的COM。从COM开发人员所面临的问题入手，讲述了CLR如何应用虚拟化以及无所不在的、可扩展的元数据，解决这些COM问题，从而最终取代COM。

2. 组件。从根本上讲，CLR是OS和COM加载器的替代品，本章讨论了代码是如何封装和加载的，它们与Win32和COM世界中的情形大相径庭。

3. 类型基础。组件是代码和构成f类型定义的元数据的容器。本章重点讨论了通用类型系统（Common Type System， CTS），包括类型的组成部分，以及类型是如何关联的。

完全限定的类型包括3个部分：程序集名字、可选的命名空间前缀和类型名称。类型可以包括3类成员：字段、方法和嵌套类型。

类型的字段控制内存如何分配，CLR在第一次使用类型的时候初始化static字段的值，在创建对象的时候会初始化实例字段的值。const字段和readonly，const=static readonly。

方法。静态方法和实例方法，方法重载。

嵌套类型。CLR将嵌套类型当做声明类型的静态成员，它不隶属于任何特定实例。嵌套类型的名字由外部类型名字限定，由于嵌套类型是外部类型的一部分，它能够访问外部类型的private字段。反之，外部类型并不能访问嵌套类型的private字段。

类型和初始化。类型初始化器，也就是static构造函数，每个类型只能有一个，没有参数，也没有返回值。静态字段声明在静态构造函数前面执行。

类型和接口。

类型和基类型。成员重载overloading和隐藏shadowing。

构造函数的执行顺序。C#和C++的处理策略不一样。

派生和构造，c#。

4. 用类型编程。在编程模型中，CLR将类型作为第一类概念。本章讨论了CLR程序中类型的显式用法，主要是元数据与运行时类型信息的角色。

a.运行时的类型。类型的实例分为值和对象，每个对象有一个“对象头”：一个同步块索引字段和一个指向对象类型的句柄。

对象头和类型句柄

每个类型都有一张接口表，包含了类型兼容的接口的入口项，对接口类型的转换通过这张表匹配；为了支持向直接或间接基类型的转换，类型结构还有一个指向基类型的指针。

类型的层次结构和运行时的类型信息

类型信息的数据结构可以通过Type访问，比如判断继承关系，可以用Type对象的IsSubClassOf或IsAssignableFrom，IsValueType判断是否值类型等等。

元数据编程。一般元数据编程是用来生成代码，这里只讨论读取元数据。

反射对象模型。其中Type.GetMembers可以获得类型中的全部的成员：字段、方法和嵌套类型

反射类型的层次结构

Type.GetMembers默认返回Type的公有约定中的部分成员，同时不包括静态成员，要想得到其他的成员，可以通过BindingFlags枚举指定。

using System;
using System.Reflection;
public sealed class Util
{
    public static void DumpMembers(Type type)
    {
        // get the type‘s members
        BindingFlags f = BindingFlags.Static
        | BindingFlags.Instance
        | BindingFlags.Public
        | BindingFlags.NonPublic
        | BindingFlags.FlattenHierarchy;
        MemberInfo[] members = type.GetMembers(f);
        // walk the list of members
        for (int i = 0; i < members.Length; i++)
            Console.WriteLine("{0} {1} ",
            members[i].MemberType,
            members[i].Name);
    }
}

使用反射的一个例子

5. 实例。CLR编程模型是基于类型、对象和值的。第四章讨论类型，本章则重点讨论对象和值。特别是概述了这两种实例模型的差别，包括值与对象在内存管理方面的不同。

6. 方法。所有组件之间的交互都是在方法调用中体现出来的。CLR提供了一系列技术，使得方法调用成为清晰的行为。本章将介绍这些技术，从实时编译时的方法初始化开始，直到类型异常时的方法终止。

方法和JIT编译。每个类型都有一张方法表，下面的例子是方法f调用情况。

class Bob {
    static int x;
    static void a() { x += 2; }
    static void b() { x += 3; }
    static void c() { x += 4; }
    static void f()
    { c(); b(); a(); }
}

方法f对应的本机代码native code。

方法表的每个入口项指向一个唯一的存根例程（sub routine），初始化时，每个存根例程包含对CLR的JIT编译器的调用（PreStubWorker），在JIT编译器生成本机代码后，它会重写存根例程，插入一个jmp指令跳转到刚才生成的代码。

下图是的JIT编译和方法表，是JIT刚好编译f和c后的快照。

下图显示了JIT编译前后的方法存根

方法调用和类型。方法调用的CIL是call，虚方法调用对应的是callvirt。CIL的call指令静态地绑定本机IA-32指令到特定类型的方法表，callvirt产生一个特别的指令，它将根据目标对象的类型决定使用哪张表。每个类型的方法表中第一个区域是虚方法，包含基类的虚方法（最前面的是object的4个虚方法），第二个区域是非虚方法。

虚方法调用对应的native代码。第一句将this指针放到ecx中，第二句将类型句柄放到eax中，第三句根据方法表的偏移量调用方法。这个偏移量是类型加载时算出来的，不同的加载可能不一样，但是在一次加载中是不变的。

move ecx, esi
move eax, dword ptr [ecx]
call dword ptr [eax + 38h]

newslot和虚方法。每个虚方法在方法表中有一个插槽slot，如果虚方法声明为newslot，那么会分配一个新的插槽，这个插槽在所有基类型虚方法的后面；如果没有声明为newslot，那么会替换基类型中的相同签名的方法。

接口、虚方法和抽象方法。每个CLR类型都有一个方法表，CLR是这样安排这个方法表的：对于一个特定的声明接口，它的所有方法表插槽都是连续的。但是对于不同的类型，接口的方法表绝对位置可能不同，CLR使用接口偏移量表（interface offset table）来指名位置。

图6.4 使用基于接口引用的虚函数

C#支持两种实现接口方法的技术：一种是作为带有相同签名的公有方法，一种是实现相同签名的私有方法，方法名必须遵循InterfaceName.MethodNam的约定。例如对于接口IDrawable的Display方法，其实现的方法名为Idrawable.Display。前一种实现方法成为类公有签名的一部分，后者只能通过up-cast成接口才能访问。注意第二个Clone如果声明为public编译会报错（修饰符“public”对该项无效）。