• 读<你必须知道的.NET>小结2


    关于继承

    public abstract class Animal {
    public abstract void ShowType();
    public void Eat() { Console.WriteLine("Animal always eat."); }
    }
    public class Bird : Animal {
    private string type = "Bird";
    public override void ShowType() { Console.WriteLine("Type is {0}", type); }
    private string color;
    public string Color { get { return color; } set { color = value; } }
    }
    public class Chicken : Bird
    {
    private string type = "Chicken";
    public override void ShowType()
    {
    Console.WriteLine(
    "Type is {0}", type);
    }
    public void ShowColor() { Console.WriteLine("Color is {0}", Color); }
    }
    public class TestInheritance {
      public static void Main() {
        Bird bird
    = new Bird();
         Chicken chicken
    = new Chicken();
      }
    }

    下面我们从编译角度对这一简单的继承示例进行深入分析,从而了解.NET内部是如何实现我们强调的继承机制的。

    (1)我们简要地分析一下对象的创建过程:

    Bird bird = new Bird();

    Bird bird创建的是一个Bird类型的引用,而new Bird()完成的是创建Bird对象,分配内存空间和初始化操作,然后将这个对象引用赋给bird变量,也就是建立bird变量与Bird对象的关联。

    (2)我们从继承的角度来分析CLR在运行时如何执行对象的创建过程,因为继承的本质正体现于对象的创建过程中。

    在此我们以Chicken对象的创建为例,首先是字段,对象一经创建,会首先找到其父类Bird,并为其字段分配存储空间,而Bird也会继续找到其父类Animal,为其分配存储空间,依次类推直到递归结束,也就是完成System.Object内存分配为止。

    我们可以在编译器中用单步执行的方法来大致了解其分配的过程和顺序,因此,对象的创建过程是按照顺序完成了对整个父类及其本身字段的内存创建,并且字段的存储顺序是由上到下排列,最高层类的字段排在最前面。其原因是如果父类和子类出现了同名字段,则在子类对象创建时,编译器会自动认为这是两个不同的字段而加以区别。

    然后,是方法表的创建,必须明确的一点是方法表的创建是类第一次加载到AppDomain时完成的,在对象创建时只是将其附加成员TypeHandle指向方法列表在Loader Heap上的地址,将对象与其动态方法列表相关联起来,因此方法表是先于对象而存在的。类似于字段的创建过程,方法表的创建也是父类在先子类在后,原因是显而易见的,类Chicken生成方法列表时,首先将Bird的所有方法复制一份,然后和Chicken本身的方法列表做对比,如果有覆写的虚方法则以子类方法覆盖同名的父类方法,同时添加子类的新方法,从而创建完成Chicken的方法列表。这种创建过程也是逐层递归到Object类,并且方法列表中也是按照顺序排列的,父类在前子类在后,其原因和字段大同小异,留待读者自己体味。不言而喻,任何类型方法表中,开始的4个方法总是继承自System.Object类型的虚方法,它们是:ToString、Equals、GetHashCode和Finalize。

    还有以下的问题,可能会引起疑惑,那就是:

    Bird bird2 = new Chicken();

    这种情况下,bird2.ShowType应该返回什么值呢?而bird2.type又该是什么值呢?

    有两个原则,是.NET专门用于解决这一问题的。

    关注对象原则:调用子类还是父类的方法,取决于创建的对象是子类对象还是父类对象,而不是它的引用类型。例如Bird bird2 = new Chicken()时,我们关注的是其创建对象为Chicken类型,因此子类将继承父类的字段和方法,或者覆写父类的虚方法,而不用关注bird2的引用类型是否为Bird。引用类型的区别决定了不同的对象在方法表中不同的访问权限。

    根据关注对象原则,下面的两种情况又该如何区别呢?
    Bird bird2
    = new Chicken();
    Chicken chicken = new Chicken(); 
    根据上文的分析,bird2对象和chicken对象在内存布局上是一样的,差别就在于其引用指针的类型不同:bird2为Bird类型指针,而
    chicken为Chicken类型指针。以方法调用为例,不同的类型指针在虚拟方法表中有不同的附加信息作为标志来区别其访问的地址区域,
    称为offset。不同类型的指针只能在其特定地址区域内执行,子类覆盖父类时会保证其访问地址区域的一致性,从而解决了不同的类
    型访问具有不同的访问权限问题。

    执行就近原则:对于同名字段或者方法,编译器是按照其顺序查找来引用的,也就是首先访问离它创建最近的字段或者方法,例如上例中的bird2,是Bird类型,因此会首先访问Bird_type(注意编译器是不会重新命名的,在此是为区分起见),如果type类型设为public,则在此将返回“Bird”值。这也就是为什么在对象创建时必须将字段按顺序排列,而父类要先于子类编译的原因了。

    面向对象的基本原则 多聚合,少继承。 低耦合,高内聚。

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