[CLR via C#]4. 類型基礎及類型、對象、棧和堆運行時的相互聯系

　　CLR要求所有類型最終都要從System.Object派生。也就是所，下面的兩個定義是完全相同的，

//隱式派生自System.Objectclass Employee {    .....}

//顯示派生子 System.Objectclass Employee : System.Object {  .....  }

　　由于所有類型最終都是從System.Object派生的，所以可以保證每個類型的每個對象都有一組最基本的方法。

　　System.Object提供了如下所示的公共實例方法。　　

　　System.Object的受保護方法　　

　　CLR要求所有對象都是用new操作符來創建。比如　　

Employee e = new Employee("ConstructorParam1");

　　以下是new操作符所做的事情：

　　1）它計算類型及其所有基類型（一直到System.Object）中定義的所有實例需要的字節數。堆上的每個對象都需要一些額外的開銷成員——"類型對象指針(type object pointer)"和"同步塊索引"(sync block index)。這些成員由CLR用于管理對象。這些額外成員的字節數會計入對象大小。

　　2）它從托管堆中分配指定類型要求的字節數，從而分配對象的內存，分配的所有字節都設為零(0)。

　　3）它初始化對象的"類型對象指針"和"同步塊索引"成員。

　　4）調用類型的實例構造器，向其傳入對new的調用中指定的任何實參(本例中是"ConstructorParam1")。大多數編譯器都在構造器中自動生成代碼來調用一個基類的構造器。每個類型的構造器在被調用時，都要負責初始化這個類型定義的實例字段。最后調用的是System.Object的構造器，該構造器只是簡單的返回，不會做其它任何事情。

　　new 執行了所有的操作后，會返回執行新建對象的一個引用。在本例中，這個引用會保存到變量e中，具有Employee類型。

　　注意：上面提到過"類型對象指針"，類型對象不是類型的對象/實例，這兩者是有區別的。

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　　CLR最重要特性之一就是類型的安全性。在運行時，CLR始終知道一個對象的類型，可以調用GetType方法，得到對象的類型。

　　CLR允許將一個對象轉換為它的實際類型或者它的任何基類型。

　　C#不要求使用特殊語法即可將一個對象轉換為它的任何及類型，因為向基類型的轉換被認為是一種安全的隱式轉換。但是，將對象轉換為它的某個派生類時，C#要求開發人員只能進行顯示轉換，因為這樣的轉換在運行時可能失敗。

   public static void Main() {      // 不需要轉型      Object o = new Employee();       // 需要進行強制類型轉換      Employee e = (Employee) o;   }

　　在C#語言中進行類型轉換的另一種方式是使用is操作符。is操作符檢查一個對象是否兼容指定的類型，并返回一個Boolean值（true和false）。注意，is操作符是不會返回異常信息的。

　　is操作符通常這樣使用:

　　if ( o is Employe ){       Employee e = (Employee) o;　　}

　　在這段代碼中，CLR實際是會檢查兩次對象的類型。is操作符首先核實o是否兼容Employee類型。如果是，在if內部，CLR還會再次核實o是否引用一個Employee。CLR的類型檢查增強的安全性，但無疑也會對性能造成一定影響。

　　C#專門提供了 as 操作符，目的就是簡化這種代碼的寫法，同時提升性能。

　　as操作符通常這樣使用:

　　Employee e = o as Employee;　　if ( e != null ){    　　//在if中使用e　　}

　　命名空間和程序集不一定是相關的,也就是說它們之間沒有必然聯系。

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　　現在將解釋類型、對象、線程棧和托管堆在運行時的相互聯系。此外，還將解釋調用靜態方法、實例方法和虛方法的區別。

　　我們先從線程棧開始。

　　1. 圖4-2展示了已加載了CLR的一個Windows進程。在這個進程中，可能存在多個線程。一個線程創建時，會分配到一個1MB大小的棧。這個棧的空間用于向方法傳遞實參，并用于方法內部定義的局部變量。圖4-2展示了一個線程的棧內存(右側)。棧是從高地址向低地址構建的。在圖中，線程已執行了一些代碼，現在，假定線程開始執行的代碼要調用M1方法了。

　　2. 在一個最基本的方法中，會有一些"序幕"代碼，負責在方法開始時做它工作之前對其進行初始化。另外，還包括了"尾聲"代碼，負責在方法完成工作之后對其進行清理，然后才返回至調用者。M1方法開始執行時，它的"序幕"代碼就會在線程棧上分配局部變量name的內存，如圖4-3所示。

　　3. 然后，M1調用M2的方法，將局部變量name作為一個實參來傳遞。這造成name局部變量中的地址被壓入棧(參見圖4-4)。在M2方法內部，將使用名為s的參數變量來標識棧位置(有的CPU架構會通過寄存器來傳遞實參，以提高性能)。另外，調用一個方法時，還會將一個"返回地址"壓入棧中。被調用的方法在結束后，應該返回到這個位置(同樣參見圖4-4)。

internal class Employee {    public               int32         GetYearsEmployed()       { ... }    public    virtual    String        GenPRogressReport()      { ... }    public    static     Employee      Lookup(String name)      { ... }     }internal sealed class Manager : Employee {      public    override   String         GenProgressReport()    { ... }}     

　　2. 我們的Windows進程已啟動，CLR已加載到其中，托管堆已初始化，而且已創建一個線程（連同它的1MB的?？臻g）。該線程已執行了一些代碼，現在馬上就要調用M3的方法。圖4-6展示了目前的狀況。M3方法包含的代碼演示了CLR是如何工作的。