.NET 基本类型实现

Question

我对 .NET 和 Java 中的面向对象编程有很好的理解。我了解 Java 和 .NET 中的所有内容都源自一个对象。

我的问题是关于原始类型的。我知道原始类型不是从 Object 派生的，我也知道它们有多宽，例如一个字节是 8 位，一个整数是 32 位。我也明白拳击是对象的等价物。

我的问题是：如果原始类型不是对象，它们是如何实际实现的？我对编译器理论有一点了解，但可能需要深入研究。

在我的 SCJP 书中它说：“如果排除原始类型，那么 Java 中的一切都是对象”。在我的 .NET 书中也有同样的说法。他们没有深入细节。

我在这个问题中谈到了 Java，因为我来自 Java 背景并且 Java 是面向对象的（如 .net）。但是，我正在寻找特定于 .NET 的答案。

Answer 1

在 Java 中，原始类型不是从类型 java.lang.Object 派生的。因此，有额外的类（例如 java.lang.Integer 用于 int 原始类型）包装原始类型，因此它们可以存储在引用变量中。

CLR 也知道原始类型，但它们被定义为结构。所有结构内部都派生自System.ValueType，而后者又继承自System.Object。 C# 中的名称int、double 等只是.NET 框架中System.Int32、System.Double 等结构类型的别名。 CLR 中对这些类型进行了特殊处理，但与 Java 不同的是，它们是统一类型层次结构的一部分。

Java VM 和 CLR 在这方面有很大不同。在 Java 中，int 和 java.lang.Integer 类型是完全独立的，除了编译器知道如何在它们之间进行转换。在 CLR 中，只有一种类型，System.Int32，可以以装箱和未装箱的形式出现。

Answer 2

这取决于您戴的眼镜。如果你有“实现”眼镜，那么你会看到任何引用类型值都有一个对象头。这使得它们继承 System.Object。对象头有两个字段，同步块存储各种信息，如哈希码和调用 Monitor.Enter() 的线程 ID。重要的字段是第二个字段，方法表指针。标识对象类型。方法表包含该类方法的地址，它总是以 Object 实现的方法 Equals、GetHashCode 和 ToString 开头。

戴着同样的眼镜，一个值类型的值没有有这个对象头。它只占用存储值所需的空间量。一个字节用于 bool，两个字节用于 Char，四个字节用于 int，等等。这使得值类型非常高效。

您可以戴的第二副眼镜是“类型系统”眼镜。值类型值始终可以转换为对象。然后回来。这种转换称为装箱转换。返回称为拆箱。快点戴上实现眼镜，你会发现你确实得到了一个带有这两个字段的对象，方法表指针标识了值类型。方法表有额外的方法指针。与 IConvertible 类似，这是一个由值类型实现的接口。除了这两个字段之外，对象的其余部分由值类型值位占用。在装箱转换之前它仍然是一个简单值时具有的相同位。装箱的对象和所有引用类型的对象一样，都存在于垃圾收集堆上。

在绝大多数情况下，C# 或 VB.NET 编译器会完全自动应用装箱转换。您不必自己在代码中编写演员表。例如，您可以调用 ToString 或 IConvertible 方法之一，您将免费获得装箱转换。

这产生了值类型继承自 System.Object 的错觉。这是一个相当不错的错觉，任何戴“类型系统”眼镜的人都会坚持认为值类型绝对继承自 Object。如果您戴“实施”眼镜，那么您往往会担心拳击。它经过高度优化，但肯定不是免费的。进行转换会花费 cpu 周期，并且装箱的值类型值会占用更多空间并产生垃圾。泛型集合类型已完全取代旧的 System.Collection 类的原因之一。

Answer 3

这是完全错误的。在 .NET 中，“原始”类型（= 值类型）确实实际上派生自 System.Object。但是，它们仅在涉及类型系统时才这样做。它们的处理方式仍然不同于引用类型。

这只是通过编译器和运行时中的特殊处理来处理。最直接的实现是引用类型是通过指向堆分配存储的指针实现的，而值类型根本不是。但是，请注意，这严格来说是 Microsoft 的 CLR (.NET) 实现的一个实现细节。其他实现可能会以不同方式处理此问题。

Answer 4

简答：原始类型派生自 System.Object，它的实现方式与 .net 中的任何其他类型一样。

长答案： 但是，基本类型在 .NET 中被称为是因为支持它们的类被编译器识别为内置类型。此外，原始类型不是引用类型，它们是值类型（在 .net 中也称为轻量级类型），因此它们不是分配在托管堆上而是分配在线程堆栈上。

例如：

var a = new Int32(16);
var b = 16;

两个声明都会生成相同的 IL 指令。编译器会将 b = 16 解释为 b = new Int32(16)。 编译器将对涉及内置轻量类型/基元的代码进行一些优化，例如：

int a = 1 + 2;

将编译为：

int a = 3;

当然还有其他不那么明显的优化，但我欠你一个很好的解释。

重点是类型和轻量级类型（原语所属）之间的区别。这是一篇讨论这两种类型之间差异的文章，是一个很好的起点： http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc301569.aspx

Answer 5

我知道原始类型不是从 Object 派生的

它们确实继承自对象。例如，请参阅 System.Int32（这是 VB.NET 将 Integer 翻译成的内容）。

就像 Java 一样，在 .NET 中所有类型都继承自 Object，包括原始类型。

您所看到的语言原始类型在编译期间被转换为从 Object 继承的相应 CLR 类型。