【原创】《.NET本质论》读书笔记（二）

用类型编程

 

这一章的主要内容是介绍用类型可以做什么，以及一些函数的使用范例。我认为有用的部分主要有三个：类型的内存分布结构、类型函数的使用、元数据扩展（利用属性）

1、引用、对象、类型在内存中如何分布的？

     这部分解决了我这方面的很多疑惑，直接上图：

 

使用对象时，我们通过“引用”来使用对象，所谓“引用”不过也是托管指针罢了（托管指针是指向托管内存的一个指针），途中的Reference即是。引用指向的对象在内存中怎么存储的呢？首先有一个sync#，这个是用来记录资源信息的，锁之类，这个我还没有涉及，不多说。重要的是后面有一个htype的类型指针，这个指针指向一块不透明（ms没有文档公布）的数据结构，这个结构里记录了类型的的基本信息，所以同一Type的实例的htype段存着同一个值，那就是指向这个Type结构的指针。最后就是对象的field了。这个图解决了我关于对象如何找到类的问题。

 

那么，类结构里又怎么存的呢？下图：

类型的结构中有两个重要内容——接口表和base指针。接口表是说这个类型如果实现了任何接口，都会在这个表里有个entry， 每个entry都有一个指向接口结构的指针。base指针则是指向这个类型的直接父类的内存结构。

这样我们就知道CLR是如何判断一个类是否实现（继承）了某个接口（类），只需要在借口表里顺序查找（或是根据base指针逐级查找即可）。可以看出，类型的向上转换的开销来源于此。至于强制转换，则有另外的开销，这里不述。

PS：在c#中，类型转换用as、is。不同之处在于，as将实例直接转换为目标类型返回，is则是返回bool值。如果的确需要转换，那么用as比较好，用is的话，判断时强制转换一次，真正转换又一次，相当于重复执行了一遍。

 

2、虽然Type的内存结构没有明确的文档定义，但是，运行库提供了编程方法来取得这些信息，这就是System.Reflection。

利用Reflection（反射机制），我们可以取得想要的一切Type信息。下面选几个比较有用的。

 

获取Type的方法：

a. System.Object.GetType() 取得值或对象的类型，返回System.Type类型。

b.  typeof 运算符，传入类型字符串，返回System.Type，例如，typeof(Int32)。

c.   Assembly.GetType() 取得程序集中的类型，需要传入字符串。例如：assm.GetType(“System.Type”)

Type类包含的有用方法：

a. 类型兼容性测试方法：

   IsSubclassOf(Type t), 当前类是t的子类型，返回true。

   IsAssignableFrom(Type t)，当前类与t类型相同 | 当前类是t父类 | 当前类是t实现的借口，则返回false。

   IsAssignableFrom()用的多，因为可判断情况多。

b. Type.GetInterfaces()获取Type实现的接口。

c. Type可以得到的信息很多，如下图所示：

类的层级结构图如下：

因为类成员有访问限制，所以在调用GetMembers()等方法时可以传入BindingFlags参数，用以指定需要的成员。

 

3、三个特殊方法

a. getter和setter

这个不陌生，有这两个方法的字段叫做“property“，其实，类型中的property编译时，会分别产生get和set函数。如下所示：

class Vinegar
    {
        public int Price
        {
            get { return this.price; }
            set {this.price = value;}
        }
        private int price = 1;
    }

产生的中间代码如下：

编译器自动添加了get_Price和set_Price两个函数。Price的中间码如下：

.property instance int32 Price()
{
  .get instance int32 LinaTest.Vinegar::get_Price()
  .set instance void LinaTest.Vinegar::set_Price(int32)
} // end of property Vinegar::Price

当调用Price property时，调用的实际是这两个函数。

 

b. 事件 event

    对于类型中的event，编译器会自动生成add方法和remove方法。例如：

class Vinegar
    {
        public int Price
        {
            get { return this.price; }
            set {this.price = value;}
        }
        private int price = 1;

        public event EventHandler OnSubmit;
    }

中间码为：

OnSubmit的中间码为：

.event [mscorlib]System.EventHandler OnSubmit
{
  .removeon instance void LinaTest.Vinegar::remove_OnSubmit(class [mscorlib]System.EventHandler)
  .addon instance void LinaTest.Vinegar::add_OnSubmit(class [mscorlib]System.EventHandler)
} // end of event Vinegar::OnSubmit

和property道理一样的。

 

c. indexer

和上面的property、event同理，indexer也是将对成员的访问重定向到编译器自动生成的方法。代码如下：

class Vinegar
    {
        private int price = 10;

        public int this[string name]
        {
            get
            {
                if (name == "price")
                    return this.price;
                else
                    return 0;
            }
        }

        public int this[int index]
        {
            get
            {
                if (1 == index)
                    return this.price;
                else
                    return 0;
            }
        }
    }

中间代码为：

.property instance int32 Item(int32)
{
  .get instance int32 LinaTest.Vinegar::get_Item(int32)
} // end of property Vinegar::Item

注意这里写了两个indexer，一个用string索引，一个用int。

 

4、元数据扩展

经常能看到在class、method、field前面有用中括号括起来的一些东西，这就是属性。

属性也是一个类型，是继承于System.Attribute类的，c#、c++里用中括号来使用属性。属性的作用就是将一些信息写入到元数据中，以便让编译器或者其他程序读取。由于Attribute也是有构造函数的（不然怎么让CLR初始化），使用格式就是如下:（这是自定一个属性，当然库里也有其他属性可用）

class MyAtrribute:System.Attribute
    {
        private int count;
        public MyAtrribute(int count){this.count = count;}
        public int Count
        {
            get { return this.count; }
        }
    }

    [MyAtrribute(5)]
    class Vinegar
    {
        private int price = 10;
    }

这时元数据如下：

在代码中如何取出属性值呢？

static void Main(string[] args)
        {
            Vinegar v = new Vinegar();
            Type t = v.GetType();
            object[] os = t.GetCustomAttributes(false);
            Console.WriteLine((os[0] as MyAtrribute).Count);
        }

使用属性时，不只可以通过构造函数的形式，也可以用名字传递，不过需要属性类中的field是public的，而且，不能写带这个参数的构造函数了。根据这个修改上面的代码，如下：

class MyAtrribute:System.Attribute
    {
        public int count;
    }

    [MyAtrribute(count=5)]
    class Vinegar
    {
        private int price = 10;
    }

 

关于属性的使用一个例子：msdn上举的，拿过来用啦~

using System;
public class Example
{
    // Specify attributes between square brackets in C#.
    // This attribute is applied only to the Add method.
    [Obsolete("Will be removed in next version.")]
    public static int Add(int a, int b)
    {
        return (a + b);
    }
}
class Test
{
    static void Main()
    {
        // This generates a compile-time warning.
        int i = Example.Add(2, 2);
    }
}

这段代码执行时，编译器会读取Obsolete属性，所以在编译过程中会有Obsolete的警告。