深远研究

静态变量(Static Variables)

静态变量是方法表数据结构的首要性组成都部队分。作为艺术表的壹有些,它们分配在章程表的槽数组后。全体的固有静态类型是内联的,而对此组织和引用的类型的静态值对象,通在句柄表中创建的目的引用来针对。方法表中的靶子引用指向应用程序域的句柄表的靶子引用,它引用了堆上创造的对象实例。一旦创造后,句柄表内的目的引用会使堆上的靶子实例保持生存,直到应用程序域被卸载。在图9
中,静态字符串变量str指向句柄表的目的引用,后者指向GC堆上的MyString。

系列原理

类型是.NET编制程序中的基本单元。在C#中,类型能够选拔class,struct和interface关键字打开宣示。大大多项目由工程师显式创造,不过,在特地的竞相操作(interop)情形和长途对象调用(.NET
Remoting)场地中,.NET
CLEnclave会隐式的发出类型,那个爆发的种类涵盖COM和平运动转时可调用封装及传输代理(Runtime
Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

大家经过3个分包对象引用的栈初步商量.NET类型原理(规范地,栈是1个目的实例开首生命期的地点)。
图4中展现的代码包罗多少个简便的次第,它有二个调整台的入口点,调用了一个静态方法。Method1创制二个SmallClass的项目实例,该类型涵盖一个字节数组,用于演示怎样在大目的堆成立对象。固然那是1段无聊的代码,不过足以扶持大家开始展览研究。

图4 Large Objects and Small Objects

using System;

class SmallClass
{
    private byte[] _largeObj;
    public SmallClass(int size)
    {
        _largeObj = new byte[size];
        _largeObj[0] = 0xAA;
        _largeObj[1] = 0xBB;
        _largeObj[2] = 0xCC;
    }

    public byte[] LargeObj
    {
        get { return this._largeObj; }
    }
}

class SimpleProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SmallClass smallObj = SimpleProgram.Create(84930,10,15,20,25);
        return;
    }

    static SmallClass Create(int size1, int size2, int size3,
        int size4, int size5)
    {
        int objSize = size1 + size2 + size3 + size4 + size5;
        SmallClass smallObj = new SmallClass(objSize);
        return smallObj;
    }
}

图5 显示了停止在Create方法”return smallObj;”
代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用标准,它评释在恐怕的情景下将函数参数通过寄存器传递,而其他参数依照从右到左的种种入栈,然后由被调用函数完毕出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。引用类型变量如smallObj以一定大小(四字节DWORubiconD)保存在栈中,蕴涵了在相似GC堆中分配的对象的地方。对于价值观C++,那是指标的指针;在托管世界中,它是指标的引用。不管怎么样,它富含了三个对象实例的地方,大家将采取术语对象实例(ObjectInstance)描述对象引用指向地址地点的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结会谈堆

图片 1

相似GC堆上的smallObj对象实例包括多少个名字为 _largeObj
的字节数组(注意,图中展现的轻重为8501陆字节,是实在的储备大小)。CL中华V对当先或等于八4000字节的靶子的管理和小目标不相同。大指标在大目的堆(LOH)上分红,而小目的在形似GC堆上成立,这样能够优化对象的抽成和回收。LOH不会压缩,而GC堆在GC回收时进行压缩。还大概有,LOH只会在一同GC回收时被回收。

smallObj的靶子实例包含类型句柄(TypeHandle),指向对应项指标方法表。各类表明的门类有一个方法表,而平等种类的有所指标实例都指向同多个方法表。它含有了品种的特征新闻(接口,抽象类,具体类,COM封装和代办),完毕的接口数目,用于接口分派的接口图,方法表的槽(slot)数目,指向相应完毕的槽表。

艺术表指向1个名字为EEClass的最主要数据结构。在方式表创设前,CLLacrosse类加载器从元数据中创设EEClass。
图4中,SmallClass的点子表指向它的EEClass。那一个构造指向它们的模块和次序集。方法表和EEClass一般分配在共享域的加载器堆。加载器堆和行使程序域关联,这里涉及的数据结构一旦被加载到里头,就直到应用程序域卸载时才会未有。而且,暗中认可的使用程序域不会被卸载,所以这么些代码的生存期是截止CL本田UR-V关闭停止。

结论

咱俩关于CL猎豹CS6一些最珍视的内在的追究旅程终于甘休了。显著,还也是有诸多标题亟需涉及,而且须求在越来越深的档期的顺序上研究,不过大家期待那足以协理你见到事物如何是好事。这里提供的很多的音信大概会在.NET框架和CLLX570的新生版本中退换,不过就算本文提到的CLPAJERO数据结构大概更动,概念应该维持不变。

前言

  • SystemDomain, SharedDomain, and DefaultDomain。
  • 指标布局和内部存款和储蓄器细节。
  • 办法表布局。
  • 主意分派(Method dispatching)。

因为国有语言运行时(CL猎豹CS陆)就要成为在Windows上创办应用程序的主角级基础架构,
多驾驭点关于CL帕杰罗的吃水认知会支持你营造高效的, 工业级健壮的行使程序.
在那篇小说中, 大家会浏览,考查CL奥迪Q7的内在精神, 包蕴对象实例布局,
方法表的布局, 方法分派, 基于接口的分担, 和美妙绝伦的多少结构.

大家会选取由C#写成的极度简单的代码示例,
所以任何对编制程序语言的隐式引用都以以C#语言为对象的.
斟酌的一对数据结构和算法会在Microsoft® .NET Framework 贰.0中改造,
可是绝大繁多的定义是不会变的. 我们会采纳Visual Studio® .NET 二零零四Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些数量结构.
SOS能够驾驭CLBMWX3内部的数据结构, 能够dump出有用的消息. 通篇,
我们议和谈在Shared Source CLI(SSCLI)中有所相关兑现的类, 你能够从
http://msdn.microsoft.com/net/sscli 下载到它们.

图表1 会帮忙你在检索一些布局的时候到SSCLI中的消息.

ITEM SSCLI PATH
AppDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
AppDomainStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
BaseDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
ClassLoader sscliclrsrcvmclsload.hpp
EEClass sscliclrsrcvmclass.h
FieldDescs sscliclrsrcvmfield.h
GCHeap sscliclrsrcvmgc.h
GlobalStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
HandleTable sscliclrsrcvmhandletable.h
InterfaceVTableMapMgr sscliclrsrcvmappdomain.hpp
Large Object Heap sscliclrsrcvmgc.h
LayoutKind sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropserviceslayoutkind.cs
LoaderHeaps sscliclrsrcincutilcode.h
MethodDescs sscliclrsrcvmmethod.hpp
MethodTables sscliclrsrcvmclass.h
OBJECTREF sscliclrsrcvmtypehandle.h
SecurityContext sscliclrsrcvmsecurity.h
SecurityDescriptor sscliclrsrcvmsecurity.h
SharedDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
StructLayoutAttribute sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropservicesattributes.cs
SyncTableEntry sscliclrsrcvmsyncblk.h
System namespace sscliclrsrcbclsystem
SystemDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
TypeHandle sscliclrsrcvmtypehandle.h

在大家开端前,请留心:本文提供的音信只对在X八六平台上运行的.NET Framework
1.1卓有成效(对于Shared Source CLI
一.0也大多适用,只是在有些交互操作的场馆下必须注意例外),对于.NET
Framework
二.0会有转移,所以请不要在创设软件时注重于那一个内部结构的不改变性。

CLENVISION运行程序(Bootstrap)成立的域

在CLPAJERO试行托管代码的率先行代码前,会创建四个利用程序域。在那之中三个对于托管代码以至CL大切诺基宿主程序(CLR
hosts)都以不可知的。它们只好由CL奇骏运营进度成立,而提供CLGL450运营进度的是shim——mscoree.dll和mscorwks.dll
(在多管理器系统下是mscorsvr.dll)。正如 图2
所示,那些域是系统域(System Domain)和共享域(Shared
Domain),都以运用了单件(Singleton)形式。第一个域是缺省应用程序域(Default
AppDomain),它是叁个AppDomain的实例,也是唯一的有命名的域。对于简易的CLPAJERO宿主程序,举个例子调节台程序,默许的域名由可进行映象文件的名字组成。其它的域能够在托管代码中选取AppDomain.CreateDomain方法创建,恐怕在非托管的代码中使用ICO中华VRuntimeHost接口成立。复杂的宿主程序,举例ASP.NET,对于特定的网址会依靠应用程序的数码创立七个域。

图 2 由CLEscort运转程序创造的域 ↓

图片 2

EEClass

EEClass在点子表创制前开始生活,它和办法表组成起来,是项目证明的CLLacrosse版本。实际上,EEClass和章程表逻辑上是3个数据结构(它们一齐表示1个连串),只但是因为使用频度的例外而被分手。日常选择的域放在方法表,而不时使用的域在EEClass中。那样,须要被JIT编写翻译函数使用的信息(如名字,域和偏移)在EEClass中,然则运转时必要的音信(如虚表槽和GC音讯)在情势表中。

对每2个种类会加载2个EEClass到应用程序域中,蕴含接口,类,抽象类,数组和布局。每一个EEClass是1个被实践引擎追踪的树的节点。CLRubicon使用那些网络在EEClass结构中浏览,其指标包涵类加载,方法表布局,类型验证和类型转变。EEClass的子-父关系基于承接等级次序建构,而父-子关系基于接口档次和类加载顺序的重组。在实践托管代码的进度中,新的EEClass节点被参与,节点的关联被补充,新的关联被确立。在网络中,相邻的EEClass还应该有3个品位的涉嫌。EEClass有多个域用于处理被加载类型的节点关系:父类(Parent
Class),相邻链(sibling chain)和子链(children
chain)。关于图4中的MyClass上下文中的EEClass的语义,请参见图13

图13只呈现了和那一个商量相关的一些域。因为大家忽略了布局中的一些域,大家尚无在图中极其突显偏移。EEClass有一个直接的对于艺术表的引用。EEClass也本着在暗中认可使用程序域的再叁堆分配的形式描述块。在措施表创设时,对经过堆上分配的域描述列表的贰个引用提供了域的布局消息。EEClass在采取程序域的低频堆分配,那样操作系统能够越来越好的进行内部存款和储蓄器分页管理,因而削减了职业集。

图13 EEClass 布局

图片 3

图13中的其余域在MyClass(图3)的上下文的意思不言自明。大家未来探视使用SOS输出的EEClass的真的的大意内存。在mc.Method一代码行设置断点后,运营图叁的次序。首先接纳命令Name二EE获得MyClass的EEClass的地址。

!Name2EE C:WorkingtestClrInternalsSample1.exe MyClass

MethodTable: 009552a0
EEClass: 02ca3508
Name: MyClass

Name二EE的第3个参数时模块名,能够从DumpDomain命令得到。今后我们获得了EEClass的地址,大家输出EEClass:

!DumpClass 02ca3508
Class Name : MyClass, mdToken : 02000004, Parent Class : 02c4c3e4
ClassLoader : 00163ad8, Method Table : 009552a0, Vtable Slots : 8
Total Method Slots : a, NumInstanceFields: 0,
NumStaticFields: 2,FieldDesc*: 00955224

      MT    Field   Offset  Type           Attr    Value    Name
009552a0  4000001   2c      CLASS          static 00a8198c  str
009552a0  4000002   30      System.UInt32  static aaaaaaaa  ui

图13和DumpClass的出口看起来完全一致。元数据令牌(metadata
token,mdToken)表示了在模块PE文件中映射到内部存款和储蓄器的元数据表的MyClass索引,父类指向System.Object。从相邻链指向名称叫Program的EEClass,能够精晓图1三彰显的是加载Program时的结果。

MyClass有九个虚表槽(能够被虚分派的法子)。即便Method壹和Method二不是虚方法,它们能够在经过接口实行摊派时被以为是虚函数并进入到列表中。把.cctor和.ctor参与到列表中,你会博得总共十二个主意。最终列出的是类的多个静态域。MyClass未有实例域。其余域不言自明。

系统域(System Domain)

系统域肩负创立和开头化共享域和私下认可使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入共享域,并且体贴进程范围里边采取的盈盈恐怕显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework
壹.第11中学的一个优化天性,它的管理办法显得略微昏头转向,因为CL奇骏未有给程序集机会选取此性格。就算如此,由于在拥有的选拔程序域中对2个特定的号子只保留三个相应的字符串,此天性能够节约内部存款和储蓄器空间。

系统域还背负发生进度范围的接口ID,并用来创建每一个应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在进度中保证跟踪全体域,并完结加载和卸载应用程序域的意义。

目录

初稿地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx
原版的书文宣布日期: 9/19/200伍
初稿已经被 Microsoft
删除了,收集进程中发觉大多篇章图都不全,那是因为最初的文章的图都不全,所以特搜罗完整全文。

方法表

各种类和实例在加载到应用程序域时,会在内部存储器中通过措施表来表示。那是在对象的首先个实例创设前的类加载活动的结果。对象实例表示的是场面,而艺术表表示了表现。通过EEClass,方法表把对象实例绑定到被语言编译器发生的照射到内部存款和储蓄器的元数据结构(metadata
structures)。方法表包涵的音信和外挂的信息能够透过System.Type访问。指向方法表的指针在托管代码中得以因而Type.RuntimeTypeHandle属性得到。对象实例包蕴的连串句柄指向方法表起首地点的挥动处,偏移量默认情形下是1二字节,包蕴了GC音讯。大家不图谋在这边对其张开座谈。

图 9
显示了措施表的卓越布局。我们会注脚项目句柄的有的注重的域,可是对于截然的列表,请参谋此图。让大家从基实例大小(Base
Instance Size)早先,因为它平昔关联到运维时的内部存款和储蓄器状态。

图 9 方法表布局

图片 4

共享域(Shared Domain)

装有不属于别的特定域的代码被加载到系统库SharedDomain.Mscorlib,对于有着应用程序域的用户代码都是必备的。它会被机关加载到共享域中。系统命名空间的主导项目,如Object,
ValueType, Array, Enum, String, and
Delegate等等,在CL安德拉运营程序进程中被先行加载到本域中。用户代码也可以被加载到这几个域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时使用由CLENVISION宿主程序钦命的LoaderOptimization本性。调控台程序也能够加载代码到共享域中,方法是使用System.LoaderOptimizationAttribute性子评释Main方法。共享域还管理3个选取集散地址作为目录的程序集映射图,此映射图作为管理共享程序集重视关系的查找表,那些程序集被加载到暗中认可域(DefaultDomain)和别的在托管代码中创建的运用程序域。非共享的用户代码被加载到暗许域。

接口虚表图和接口图(Interface Vtable Map and Interface Map)

在点子表的第1二字节偏移处是二个首要的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向2个用到程序域档案的次序的映射表,该表以进度档案的次序的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第叁遍加载时创造。各样接口的落到实处都在接口虚表中有3个记录。借使MyInterface①被五个类完成,在接口虚表表中就有八个记录。该记录会反向指向MyClass方法表内含的子表的发端地方,如图9所示。那是接口方法分派产生时选用的引用。接口虚表是基于方法表内含的接口图音信创建,接口图在方式表布局进程中基于类的元数据创造。壹旦类型加载成功,唯有接口虚表用于方法分派。

第贰八字节地点的接口图会指向内含在措施表中的接口新闻记录。在这种境况下,对MyClass实现的多少个接口中的每贰个都有两条记下。第3条接口消息记录的开端5个字节指向MyInterface1的项目句柄(见图9图10)。接着的WOCR-VD(二字节)被3个注明占用(0意味着从父类派生,一意味由近来类完毕)。在注脚后的WO昂CoraD是2个从头槽(Start
Slot),被类加载器用来布局接口完结的子表。对于MyInterface二,早先槽的值为四(从0开始工编织号),所以槽5和陆指向达成;对于MyInterface贰,开首槽的值为6,所以槽柒和8指向落成。类加载器会在急需时复制槽来产生那样的职能:各个接口有温馨的兑现,然则物理映射到平等的点子描述。在MyClass中,MyInterface一.Method二和MyInterface2.Method二会指向同样的落到实处。

基于接口的方法分派通过接口虚表进行,而直白的法子分派通过保留在逐一槽的办法描述地址举办。如此前聊起,.NET框架使用fastcall的调用约定,开头一个参数在只怕的时候一般经过ECX和EDX寄存器传递。实例方法的首先个参数总是this指针,所以通过ECX寄存器传送,能够在“mov
ecx,esi”语句看到那或多或少:

mi1.Method1();
mov    ecx,edi                 ;move "this" pointer into ecx
mov    eax,dword ptr [ecx]     ;move "TypeHandle" into eax
mov    eax,dword ptr [eax+0Ch] ;move IVMap address into eax at offset 12
mov    eax,dword ptr [eax+30h] ;move the ifc impl start slot into eax
call   dword ptr [eax]         ;call Method1

mc.Method1();
mov    ecx,esi                 ;move "this" pointer into ecx
cmp    dword ptr [ecx],ecx     ;compare and set flags
call   dword ptr ds:[009552D8h];directly call Method1

那一个反汇编展现了直接调用MyClass的实例方法未有行使偏移。JIT编写翻译器把艺术描述的地点直接写到代码中。基于接口的分摊通过接口虚表爆发,和一贯分派相比较需求部十三分加的授命。三个限令用来博取接口虚表的地点,另3个获得方式槽表中的接口完毕的上马槽。而且,把贰个目的实例转变为接口只须求拷贝this指针到对象的变量。在图第22中学,语句“mi一=mc”使用一个限令把mc的对象引用拷贝到mi一。

加载器堆(Loader Heaps)

加载器堆的功能是加载不一致的运营时CL奥迪Q3部件和优化在域的全部生命期内设有的部件。那些堆的加强基于可预测块,那样能够使碎片最小化。加载器堆差别于垃圾回收堆(或然对称多管理器上的多少个堆),垃圾回收堆保存对象实例,而加载器堆同期保留类型系统。平时访问的构件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在屡次堆上,而较少访问的数据结构如EEClass和类加载器及其查找表,分配在低频堆。代理堆保存用于代码访问安全性(code
access security, CAS)的代理部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高等级次序通晓域后,大家企图看看它们在三个回顾的应用程序的左右文中的物理细节,见
图3。大家在程序运转时停在mc.Method一(),然后选用SOS调节和测试器扩展命令DumpDomain来输出域的音信。(请查看
Son of
Strike
打听SOS的加载新闻)。这里是编辑后的出口:

图3 Sample1.exe

!DumpDomain
System Domain: 793e9d58, LowFrequencyHeap: 793e9dbc,
HighFrequencyHeap: 793e9e14, StubHeap: 793e9e6c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Shared Domain: 793eb278, LowFrequencyHeap: 793eb2dc,
HighFrequencyHeap: 793eb334, StubHeap: 793eb38c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Domain 1: 149100, LowFrequencyHeap: 00149164,
HighFrequencyHeap: 001491bc, StubHeap: 00149214,
Name: Sample1.exe, Assembly: 00164938 [Sample1],
ClassLoader: 00164a78

using System;

public interface MyInterface1
{
    void Method1();
    void Method2();
}
public interface MyInterface2
{
    void Method2();
    void Method3();
}

class MyClass : MyInterface1, MyInterface2
{
    public static string str = "MyString";
    public static uint   ui = 0xAAAAAAAA;
    public void Method1() { Console.WriteLine("Method1"); }
    public void Method2() { Console.WriteLine("Method2"); }
    public virtual void Method3() { Console.WriteLine("Method3"); }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass mc = new MyClass();
        MyInterface1 mi1 = mc;
        MyInterface2 mi2 = mc;

        int i = MyClass.str.Length;
        uint j = MyClass.ui;

        mc.Method1();
        mi1.Method1();
        mi1.Method2();
        mi2.Method2();
        mi2.Method3();
        mc.Method3();
    }
}

笔者们的调节台程序,萨姆ple一.exe,被加载到3个名叫”Sample壹.exe”的选取程序域。Mscorlib.dll被加载到共享域,不过因为它是基本系统库,所以也在系统域中列出。种种域会分配贰个往往堆,低频堆和代办堆。系统域和共享域使用一样的类加载器,而暗许应用程序使用本身的类加载器。

出口未有呈现加载器堆的保存尺寸和已交给尺寸。高频堆的初叶化大小是32KB,每一趟提交4KB。SOS的输出也绝非彰显接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。每一种域有1个接口虚表堆(简称为IVMap),由友好的加载器堆在域伊始化阶段创造。IVMap保留大小是4KB,起初时交由4KB。大家将会在持续部分商量项目布局时斟酌IVMap的意义。

图2
展现暗许的进度堆,JIT代码堆,GC堆(用于小指标)和大目的堆(用于大小也正是依然超越85000字节的靶子),它申明了那么些堆和加载器堆的语义分裂。即时(just-in-time,
JIT)编写翻译器爆发x八陆指令并且保留到JIT代码堆中。GC堆和大指标堆是用以托管对象实例化的废物回收堆。

方法描述(MethodDesc)

措施描述(MethodDesc)是CL奥迪Q5知道的点子完成的3个装进。有三种等级次序的主意描述,除了用于托管达成,分别用于区别的相互操作完成的调用。在本文中,大家只考察图3代码中的托管方法描述。方法描述在类加载进度中产生,初阶化为指向IL。各类方法描述包罗2个预编译代理(PreJitStub),担负触发JIT编写翻译。图12突显了多个出类拔萃的布局,方法表的槽实际上指向代理,而不是实际上的格局描述数据结构。对于实际的方法描述,这是-5字节的撼动,是各种方法的七个叠合字节的一片段。那四个字节包涵了调用预编写翻译代理程序的吩咐。伍字节的舞狮能够从SOS的DumpMT输出从旁观,因为方法描述总是方法槽表指向的职位前边的多少个字节。在第叁次调用时,会调用JIT编写翻译程序。在编写翻译实现后,包罗调用指令的多少个字节会被跳转到JIT编译后的x8六代码的义务治疗跳转指令覆盖。

图 12格局描述

图片 5

图12的主意表槽指向的代码实行反汇编,呈现了对预编写翻译代理的调用。以下是在
Method二 被JIT编写翻译前的反汇编的简化展现。

Method2:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 call        003C3538        ;call to the jitted Method2()
00955268 add         eax,68040000h   ;ignore this and the rest
                                     ;as !u thinks it as code

现在大家实行此情势,然后反汇编一样的地址:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 jmp     02C633E8        ;call to the jitted Method2()
00955268 add     eax,0E8040000h  ;ignore this and the rest
                                 ;as !u thinks it as code

在此地方,只有初阶多少个字节是代码,剩余字节包蕴了Method2的办法描述的多寡。“!u”命令不知道那或多或少,所以生成的是无规律的代码,你能够忽略四个字节后的享有东西。

CodeOrIL在JIT编写翻译前带有IL中方法完毕的相对虚地址(Relative Virtual
Address
,瑞虎VA)。此域用作标识,表示是或不是IL。在按须要编译后,CL途达使用编写翻译后的代码地址更新此域。让大家从列出的函数中精选叁个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编译前后的措施描述的内容:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
IL RVA : 00002068

编译后,方法描述的剧情如下:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
Method VA : 02c633e8

方式的那个标记域的编码包蕴了点子的类型,举个例子静态,实例,接口方法依旧COM实现。让大家看方法表此外三个长短不一的方面:接口达成。它包裹了布局进度具有的头眼昏花,让托管景况认为那一点看起来大概。然后,我们将表明接口怎么样进行布局和依据接口的法子分派的方便工作措施。

艺术槽表(Method Slot Table)

在艺术表中包蕴了2个槽表,指向各样艺术的叙说(MethodDesc),提供了档期的顺序的行为技巧。方法槽表是基于方法达成的线性链表,根据如下顺序排列:继承的虚方法,引进的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在近来类,父类和接口的元数据中遍历,然后创设方法表。在排列进度中,它替换全部的被遮住的虚方法和被埋伏的父类方法,创造新的槽,在必要时复制槽。槽复制是必备的,它能够让各样接口有本人的小不点儿的vtable。可是被复制的槽指向平等的物理完毕。MyClass包涵接口方法,3个类构造函数(.cctor)和对象构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编写翻译器为具备未有显式定义构造函数的靶子自动生成。因为我们定义并起始化了叁个静态变量,编写翻译器会扭转一个类构造函数。图10来得了MyClass的主意表的布局。布局显示了11个办法,因为Method2槽为接口IVMap实行了复制,上边我们会进展探讨。图11呈现了MyClass的不二秘籍表的SOS的出口。

图10 MyClass MethodTable Layout
图片 6

图11 SOS Dump of MyClass Method Table

!DumpMT -MD 0x9552a0
  Entry  MethodDesc  Return Type       Name
0097203b 00972040    String            System.Object.ToString()
009720fb 00972100    Boolean           System.Object.Equals(Object)
00972113 00972118    I4                System.Object.GetHashCode()
0097207b 00972080    Void              System.Object.Finalize()
00955253 00955258    Void              MyClass.Method1()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955273 00955278    Void              MyClass.Method3()
00955283 00955288    Void              MyClass..cctor()
00955293 00955298    Void              MyClass..ctor()

其余类型的始发5个办法总是ToString, Equals, GetHashCode, and
Finalize。那个是从System.Object承袭的虚方法。Method贰槽被进行了复制,可是都对准一样的诀要描述。代码展现定义的.cctor和.ctor会分别和静态方法和实例方法分在一组。

基实例大小

基实例大小是由类加载器计算的靶子的尺寸,基于代码中宣称的域。从前已经钻探过,当前GC的贯彻内需1个足足12字节的目的实例。要是2个类未有定义任何实例域,它起码含有额外的陆个字节。其余的七个字节被对象头(也许带有syncblk编号)和项目句柄占用。再说叁遍,对象的大大小小会遭受StructLayoutAttribute的影响。

看看图3中显得的MyClass(有七个接口)的艺术表的内部存款和储蓄器快速照相(Visual
Studio .NET
2003内部存款和储蓄器窗口),将它和SOS的输出实行相比较。在图9中,对象大小位于四字节的舞狮处,值为1二(0x0000000C)字节。以下是SOS的DumpHeap命令的出口:

!DumpHeap -type MyClass
 Address       MT     Size
00a819ac 009552a0       12
total 1 objects
Statistics:
    MT  Count TotalSize Class Name
9552a0      1        12    MyClass

虚分派(Virtual Dispatch)

当今我们看看虚分派,并且和依据接口的分摊实行比较。以下是图3中MyClass.Method三的虚函数调用的反汇编代码:

mc.Method3();
Mov    ecx,esi               ;move "this" pointer into ecx
Mov    eax,dword ptr [ecx]   ;acquire the MethodTable address
Call   dword ptr [eax+44h]   ;dispatch to the method at offset 0x44

虚分派总是通过三个一定的槽编号产生,和措施表指针在一定的类(类型)达成等级次序非亲非故。在章程表布局时,类加载器用覆盖的子类的兑现替代父类的贯彻。结果,对父对象的艺术调用被分派到子对象的落到实处。反汇编呈现了分派通过八号槽发生,能够在调节和测试器的内部存款和储蓄器窗口(如图10所示)和DumpMT的出口看到那一点。

目的实例

正如笔者辈说过的,所有值类型的实例或然隐含在线程栈上,或然隐含在 GC
堆上。全数的引用类型在 GC 堆可能 LOH 上成立。图 6
呈现了贰个杰出的对象布局。3个对象能够由此以下路子被引述:基于栈的部分变量,在交互操作依旧平台调用意况下的句柄表,寄存器(施行办法时的
this 指针和艺术参数),具有终结器( finalizer )方法的靶子的终结器队列。
OBJECTREF 不是指向指标实例的开首位置,而是有三个 DWOXC90D 的偏移量( 4字节)。此 DWOTiguanD 称为对象头,保存贰个针对性 SyncTableEntry 表的目录(从 一开端计数的 syncblk
编号。因为经过索引举办一而再,所以在急需增添表的分寸时, CLTucson能够在内部存款和储蓄器中移动这一个表。 SyncTableEntry 维护2个反向的弱引用,以便 CL本田CR-V可以跟踪 SyncBlock 的全部权。弱引用让 GC
能够在没有别的强引用存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保存了1个针对性
SyncBlock
的指针,包罗了相当的少需求被一个目的的装有实例使用的卓有功效的新闻。那个新闻包蕴对象锁,哈希编码,任何调换层
(thunking) 数据和使用程序域的目录。对于大多数的目的实例,不会为实际的
SyncBlock 分配内存,而且 syncblk 编号为 0 。那点在实践线程蒙受如
lock(obj) 或然 obj.GetHashCode 的说话时会产生变化,如下所示:

SmallClass obj = new SmallClass()
// Do some work here
lock(obj) { /* Do some synchronized work here */ }
obj.GetHashCode();

图 6 对象实例布局
图片 7

在上述代码中, smallObj 会动用 0 作为它的开局的 syncblk 编号。 lock
语句使得 CL君越 成立2个 syncblk 入口并接纳相应的数值更新对象头。因为 C#
的 lock 关键字会扩充为 try-finally 语句并运用 Monitor 类,三个作为同步的
Monitor 对象在 syncblk 上创立。堆 GetHashCode
的调用会选用对象的哈希编码扩张 syncblk 。
在 SyncBlock 中有其它的域,它们在 COM 交互操作和封送委托( marshaling
delegates )到非托管代码时接纳,然而那和超人的指标用处毫不相关。
项目句柄紧跟在指标实例中的 syncblk
编号后。为了保障一而再性,小编会在认证实例变量后商讨类型句柄。实例域(
Instance 田野)的变量列表紧跟在品种句柄后。暗中认可情形下,实例域会以内部存款和储蓄器最可行采纳的点子排列,那样只必要最少的当作对齐的填充字节。
7
的代码显示了 SimpleClass 包蕴有局地比不上尺寸的实例变量。

图 7 SimpleClass with Instance Variables

class SimpleClass
{
    private byte b1 = 1;                // 1 byte
    private byte b2 = 2;                // 1 byte
    private byte b3 = 3;                // 1 byte
    private byte b4 = 4;                // 1 byte
    private char c1 = 'A';              // 2 bytes
    private char c2 = 'B';              // 2 bytes
    private short s1 = 11;              // 2 bytes
    private short s2 = 12;              // 2 bytes
    private int i1 = 21;                // 4 bytes
    private long l1 = 31;               // 8 bytes
    private string str = "MyString"; // 4 bytes (only OBJECTREF)

    //Total instance variable size = 28 bytes 

    static void Main()
    {
        SimpleClass simpleObj = new SimpleClass();
        return;
    }
}

图 8 彰显了在 Visual Studio 调节和测试器的内部存储器窗口中的一个 SimpleClass
对象实例。我们在图 柒 的 return 语句处设置了断点,然后利用 ECX
寄存器保存的 simpleObj 地址在内部存储器窗口展示对象实例。前 四 个字节是 syncblk
编号。因为我们从没用任何共同代码应用此实例(也远非访问它的哈希编码),
syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的靶子实例,指向开头地方的 五个字节的偏移处。字节变量 b1,b二,b三 和 b四 被3个接二个的排列在1块。多少个short 类型变量 s一 和 s二 也被排列在联合签名。字符串变量 str 是二个 4 字节的
OBJECTREF ,指向 GC
堆中抽成的骨子里的字符串实例。字符串是叁个特地的品类,因为具备包罗一样文字标志的字符串,会在先后集加载到进程时指向1个大局字符串表的同一实例。那么些历程称为字符串驻留(
string interning ),设计目标是优化内部存款和储蓄器的采纳。大家事先曾经提过,在 NET
Framework 一.一 中,程序集无法采用是或不是利用这一个进度,即使今后版本的 CLCRUISER大概会提供这么的力量。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
图片 8

之所以暗中认可景况下,成员变量在源代码中的词典顺序未有在内部存款和储蓄器中保持。在交互操作的景况下,词典顺序必须被保存到内部存款和储蓄器中,那时能够动用
StructLayoutAttribute 天性,它有二个 LayoutKind 的枚举类型作为参数。
LayoutKind.Sequential 可认为被封送( marshaled
)数据保持词典顺序,固然在 .NET Framework 一.1中,它从不影响托管的布局(不过 .NET Framework 贰.0
大概会那样做)。在相互操作的情景下,假若你实在须求额外的填充字节和出示的调整域的一一,
LayoutKind.Explicit 能够和域等级次序的 FieldOffset 特性一齐使用。

看完底层的内部存款和储蓄器内容后,大家利用 SOS 看看对象实例。3个立见成效的吩咐是
DumpHeap
,它能够列出全部的堆内容和八个特地类型的富有实例。无需依赖寄存器,
DumpHeap 能够来得我们成立的唯一一个实例的地址。

!DumpHeap -type SimpleClass
Loaded Son of Strike data table version 5 from
"C:WINDOWSMicrosoft.NETFrameworkv1.1.4322mscorwks.dll"
 Address       MT     Size
00a8197c 00955124       36
Last good object: 00a819a0
total 1 objects
Statistics:
      MT    Count TotalSize Class Name
  955124        1        36 SimpleClass

指标的总大小是 3陆 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只包罗四个DWO汉兰达D 的对象引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 2八 字节,别的 九个字节包含项目句柄( 肆 字节)和 syncblk 编号( 肆 字节)。找到 simpleObj
实例的地方后,大家能够动用 DumpObj 命令输出它的剧情,如下所示:

!DumpObj 0x00a8197c
Name: SimpleClass
MethodTable 0x00955124
EEClass 0x02ca33b0
Size 36(0x24) bytes
FieldDesc*: 00955064
      MT    Field   Offset                 Type       Attr    Value Name
00955124  400000a        4         System.Int64   instance      31 l1
00955124  400000b        c                CLASS   instance 00a819a0 str
    << some fields omitted from the display for brevity >>
00955124  4000003       1e          System.Byte   instance        3 b3
00955124  4000004       1f          System.Byte   instance        4 b4

正如从前说过, C# 编写翻译器对于类的暗中认可布局使用 LayoutType.Auto
(对于协会选拔 LayoutType.Sequential
);因而类加载珍视新排列实例域以最小化填充字节。我们得以应用 ObjSize
来输出包括被 str 实例占用的长空,如下所示:

!ObjSize 0x00a8197c
sizeof(00a8197c) =       72 (    0x48) bytes (SimpleClass)

若果您从目标图的大局大小( 7二 字节)减去 SimpleClass 的分寸( 3陆字节),就足以获得 str 的尺寸,即 36 字节。让我们输出 str
实例来验证那一个结果:

!DumpObj 0x00a819a0
Name: System.String
MethodTable 0x009742d8
EEClass 0x02c4c6c4
Size 36(0x24) bytes

就算您将字符串实例的大大小小(36字节)加上SimpleClass实例的分寸(36字节),就能够获得ObjSize命令报告的总大小7二字节。

请小心ObjSize不含有syncblk结构占用的内部存款和储蓄器。而且,在.NET Framework
1.第11中学,CL汉兰达不知道非托管能源占用的内部存款和储蓄器,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;由此它们不会被那个命令报告。

本着方法表的种类句柄在syncblk编号后分配。在对象实例创造前,CL中华V查看加载类型,假诺未有找到,则进行加载,获得方法表地址,创立对象实例,然后把品种句柄值追加到对象实例中。JIT编写翻译器发生的代码在进展艺术分派时利用项目句柄来恒定方法表。CLBMWX伍在必要史能够因此艺术表反向访问加载类型时使用项目句柄。

Son of Strike
SOS调节和测试器增添程序用于本文化的展现CL汉兰达数据结构的剧情,它是 .NET
Framework 安装程序的1有些,位于
%windir%\Microsoft.NET\Framework\v1.1.4322。SOS加载到进程在此之前,在
Visual Studio 中启用托管代码调节和测试。 增多 SOS.dll
所在的文书夹到PATH境况变量中。 加载 SOS.dll, 然后安装一个断点, 展开
Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中推行 .load
sos.dll。使用 !help
获取调节和测试相关的一对限令,关于SOS更加多新闻,参考这里

默认域(Default Domain)

默许域是运用程序域(AppDomain)的二个实例,一般的应用程序代码在内部运转。尽管有个别应用程序要求在运作时创制额外的利用程序域(举个例子某些使用插件,plug-in,架构或然实行重要的运维年代码生成专业的应用程序),超过2/4的应用程序在运作时期只创制1个域。全体在此域运营的代码都是在域等级次序上有上下文限制。假使二个应用程序有多个使用程序域,任何的域间访问会通过.NET
Remoting代理。额外的域内上下文限制新闻方可行使System.ContextBoundObject派生的品种成立。每个应用程序域有友好的平安描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和暗中认可上下文(DefaultContext),还会有自身的加载器堆(高频堆,低频堆和代办堆),句柄表,接口虚表管理器和程序集缓存。