【.Net基础一】 类型、对象、线程栈、托管堆运行时的相互关系

目前在看CLR via C#，把总结的记下来，索性就把他写成一个系列吧。

1.【.Net基础一】 类型、对象、线程栈、托管堆运行时的相互关系

2.【.Net基础二】浅谈引用类型、值类型和装箱、拆箱

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JIT(just in time)编译器

接下来的会讲到方法的调用，这里先讲下JIT编译器。以CLR书中的代码为例(手打...)。

以Main方法为例：

static void Main(){
   Console.WriteLine("Hello");
   Console.WriteLine("XiaoCong");
}

1. 首先CLR会检测到Main方法中引用了一个Console类型，然后CLR会为其分配一个内部结构。

2. 内部结构中每个方法都对应一个记录项，记录项中都容纳一个地址，根据此地址可以找到方法的实现。

3. 对结构进行初始化时，会把记录项指向JITCompiler函数。
   
   

4. 当第二次执行wirteLine时，由于第一次已经进行了验证和编译，所以跳过JIT函数，直接执行内存块中的代码。

写博客效率好低（Orz）。。。

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类型、对象、线程栈、托管堆运行时相互关系

下文讲到对象和类型对象要注意区分

首先进程运行时，会在托管堆上创建一个System.Type的类型对象（文章后边解释）。然后进程中的线程创建时会分配一个1MB大小的栈。

先上一段代码（在书中代码基础上进行修改）

internal class Employee{
   public         Int32 GetYearsEmployed(){...}  //非虚实例方法（实例方法）
   public virtual String GenProgressReprot(){...}//虚实例方法（虚方法）
   public static Employee LookUp(String name){...}//静态方法
}
internal sealed class Manager:Employee{
   public override String GenProgressReport(){...}//重写方法（虚方法）
}

void M1(){
   String name="XiaoCong";
   M2(name);
   ...
   return
}

void M2(String str){
   Employee e;
   Int32 year;
   e = new Manager();
   e = Employee.LookUp("ZhangSan");
   year = e.GetYearsEmployed();
   e.GenProgressReport();
}

1.首先执行M1方法，会在线程栈上创建1MB的栈空间，然后会加入序幕代码和结尾代码

序幕代码：进行一些初始化变量操作（初始化null或0）

结尾代码：负责方法完成之后对其进行清理操作。

调用一个方法时，还会将【返回地址】压入栈，方法在执行结束之后要返回这个位置。

2.接着执行M2方法，将参数和返回地址，以及局部变量压入栈

3.CLR要确保程序集已经全部加载，然后利用程序集中的元数据信息，创建M2内部引用对象的数据结构来表示类型本身

1. 数据结构包含类型对象指针、同步块索引、静态数据字段（包括基类中字段，字节数由对象自身中分配）、方法表。
2. （String和Int32比较常用，可能实际编码过程中已经创建好了，就不在图中显示了。）
3. Manager和Employee的类型对象指针指向Type。Type指向自身。
   
   类型对象本质也是对象，CLR创建这些对象时，必须初始化这些成员。CLR在一个进程中运行时，就会立即创建一个特殊的System.Type类型的类型对象。
   
   Employee和Manager都是该类型的“实例”。因此他们的对象指针会指向System.Type的类型对象。
   
   因为System.Type的类型对象本身也是一个对象，内部也有类型对象指针，所以指针指向自身。
   
   顺便说一句，一个对象的GetType方法调用的是基类System.Object的方法。该方法返回的是当前对象的类型对象的指针，所以能够知道对象的真实类型。

4.然后M2方法会执行构造Manager对象

   e = new Manager();

这会在托管堆中创建一个Manager类型对象的一个实例。即Manager对象（注意区分和类型对象的区别）。

该对象也包含类型对象指针和同步块索引。还包含必要的字节来容纳Manager类型定义的所有实例数据字段（包括基类字段）。

CLR会自动初始化内容类型对象指针，让它引用Manger类型对象。也会初始化同步块索引，并将对象的所有实例字段设为Null或0,然后调用类型构造器（修改实例字段数据）。

new 操作符返回Manager对象的内存地址，并将地址保存在变量e中。

5.M2下一步调用静态LookUp方法

e = Employee.LookUp("ZhangSan");

调用静态方法时，CLR会定位到静态方法的类型对象的类型对象（Employee类型对象）。然后找到对应的方法表中的记录项，对方法进行JIT编译（第一次执行该方法），再调用JIT生成的CPU指令。假设该方法到数据库中查找ZhangSan，然后返回一个全新的Manager对象，LookUp方法就会在堆上构造一个全新的Manager对象，用ZhangSan的数据库信息初始化它。然后返回该对象的地址保存在变量e中。然后旧的Manager对象会等待垃圾回收器进行回收释放。

6.M2下一步调用实例方法

   year = e.GetYearsEmployed();

调用实例方法，JIT编译器会找到发出调用变量的类型（这里是e的类型Employee）的类型对象（Employee类型对象）。然后JIT查找记录项，对方法进行编译，执行CPU指令。

如果Employee类型没有定义那个方法，则会沿着基类一直寻找，直到Object类型。之所以能沿途查找，是因为每个类型对象都有一个字段引用了它的基类型。

假设该方法返回5，则year就会为5。

7.M2下一步调用虚方法（被Manager重写）

  e.GenProgressReport();

调用虚方法，JIT要在方法中生成一些额外代码。这些代码首先检查发出调用的变量，然后跟随地址找到发出调用的对象（这里是新的Manager对象）。接着代码对象内部“类型对象指针”，然后在类型对象（Manager类型对象）方法表中查找记录项，编译成成CPU代码。

如果LookUp方法发现的是一个Employee类型，这里执行的就是Employee类型的GenProgressReport方法。

8.执行完M2方法之后，会找到返回地址，返回M1方法中继续执行

9.M1执行完成之后，会返回调用M1的方法继续执行

基础太差，个人理解不知道是否有错误，有错误请指正，谢谢。

看书不易，写博客也不易，该睡了。。。( ╯□╰ ）

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