反射是如何在 C# 中实现的？答案

【问题标题】：How is Reflection implemented in C#?反射是如何在 C# 中实现的？
【发布时间】：2013-02-12 21:00:40
【问题描述】：

我很好奇 Type.GetType() 是在哪里实现的，所以我看了一下程序集并注意到 Type.GetType() 调用 base.GetType() 并且由于 Type 继承自 MemberInfo 我看了看它并定义了作为_MemberInfo.GetType()，它返回this.GetType()。由于我找不到显示 C# 如何获取类型信息的实际代码，我想知道：

CLR 如何在运行时从对象中获取 Type 和 MemberInfo？

【问题讨论】：

@gdoron 不要那样。也许他只是想知道是否有人已经知道。
@OscarMederos，知道吗？他到底想知道什么？
@gdoron 我的最后一条评论是因为您希望我们改为挖掘吗？。就这样。无论他在问什么（在这种情况下根本不清楚）。有时很多人只是因为他们的工作而想出了正确的答案（Eric Lippert 等）
@gdoron 我不介意深入挖掘，但我只是对如何以及在哪里有点困惑。
您的问题之一是 C# 没有实现反射。 .NET 可以。

标签： c# .net

【解决方案1】：

.NET Framework 2.0 的实际源代码可在 Internet 上找到（用于教育目的）：http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=4917

这是 C# 语言实现。您可以使用 7zip 解压缩它。你会在这里（相对地）找到反射命名空间：

.\sscli20\clr\src\bcl\system\reflection

我正在研究您所询问的具体实现，但这是一个好的开始。

更新：抱歉，我认为这是一条死胡同。 Type.GetType() 调用来自 System.Object 的基本实现。如果您检查该代码文件 (.\sscli20\clr\src\bcl\system\object.cs)，您会发现方法是 extern（请参见下面的代码）。进一步检查可以发现实施，但它不在 BCL 中。我怀疑它会在某个地方出现在 C++ 代码中。

// Returns a Type object which represent this object instance.
// 
[MethodImplAttribute(MethodImplOptions.InternalCall)]
public extern Type GetType();

更新（再次）：我深入挖掘并在 CLR 虚拟机本身的实现中找到了答案。（它在 C++ 中）。

第一块拼图在这里：

\sscli20\clr\src\vm\ecall.cpp

这里我们看到了将外部调用映射到 C++ 函数的代码。

FCFuncStart(gObjectFuncs)
    FCIntrinsic("GetType", ObjectNative::GetClass, CORINFO_INTRINSIC_Object_GetType)
    FCFuncElement("InternalGetHashCode", ObjectNative::GetHashCode)
    FCFuncElement("InternalEquals", ObjectNative::Equals)
    FCFuncElement("MemberwiseClone", ObjectNative::Clone)
FCFuncEnd()

现在，我们需要去寻找ObjectNative::GetClass ...这里是：

\sscli20\clr\src\vm\comobject.cpp

这里是GetType的实现：

    FCIMPL1(Object*, ObjectNative::GetClass, Object* pThis)
{
    CONTRACTL
    {
        THROWS;
        SO_TOLERANT;
        DISABLED(GC_TRIGGERS); // FCallCheck calls ForbidenGC now
        INJECT_FAULT(FCThrow(kOutOfMemoryException););
        SO_TOLERANT;
        MODE_COOPERATIVE;
    }
    CONTRACTL_END;

    OBJECTREF   objRef   = ObjectToOBJECTREF(pThis);
    OBJECTREF   refType  = NULL;
    TypeHandle  typeHandle = TypeHandle();

    if (objRef == NULL) 
        FCThrow(kNullReferenceException);

    typeHandle = objRef->GetTypeHandle();
    if (typeHandle.IsUnsharedMT())
        refType = typeHandle.AsMethodTable()->GetManagedClassObjectIfExists();
    else
        refType = typeHandle.GetManagedClassObjectIfExists();

    if (refType != NULL)
        return OBJECTREFToObject(refType);

    HELPER_METHOD_FRAME_BEGIN_RET_ATTRIB_2(Frame::FRAME_ATTR_RETURNOBJ, objRef, refType);

    if (!objRef->IsThunking())
        refType = typeHandle.GetManagedClassObject();
    else
        refType = CRemotingServices::GetClass(objRef);
    HELPER_METHOD_FRAME_END();

    return OBJECTREFToObject(refType);
}
FCIMPLEND

最后一件事，GetTypeHandle 的实现以及其他一些支持功能可以在这里找到：

\sscli20\clr\src\vm\object.cpp

【讨论】：

哇，我去看看。
您实际上可以编译它并替换您 PC 上现有的 .NET 实现，但不支持以 Fx 为目标的应用程序。
是的，我使用 DotPeek 并得出了相同的结论。
从未听说过。会检查出来。你想达到什么目的？这只是“脑糖”吗？
C++ 代码看起来很难理解，但我想我明白了要点。它取消引用指向对象的指针并获取其类型句柄。然后它在方法表中查找类型信息（取决于 IsUnsharedMT，它返回对象方法表是位于默认域还是共享域（存储在共享域中的大对象，如数组、指针、函数指针或 byref） . 然后它获取该类型的 objectref 并取消引用它以返回。但是，我不知道 IsThunking 或 CONTRACTL 是关于什么的。

【解决方案2】：

反射的最重要部分是作为 CLI 本身的一部分实现的。因此，您可以查看MS CLI reference source (aka "Rotor") 或mono source。但是：它将主要是 C/C++。公共 API 实现细节（MethodInfo、Type 等）可能是 C#。

【讨论】：

我正在查看 Mono 源代码，可能只有我自己，但导航起来很麻烦。
@Romoku 是的；我从来没有说过这将是微不足道的
你认为是否值得为这个问题悬赏以获得更具体的答案？
@Romoku，你特别想知道什么？
确实，还不清楚您还想要什么。内脏都在 CLR 中，而那段代码并不容易。哎呀，我在 C#/VB IDE 上工作，每当我必须查看运行时时，我都会问自己是否可以避免它！

【解决方案3】：

它可能不会直接回答您的问题。但是，这里简要介绍了托管代码如何了解有关类型的所有信息。

每当您编译代码时，编译器都会分析/解析源文件并收集它遇到的信息。例如看看下面的类。
```
class A
{
  public int Prop1 {get; private set;}
  protected bool Met2(float input) {return true;}
}
```
编译器可以看到这是一个有两个成员的内部类。成员一是具有私有设置器的 int 类型的属性。成员 2 是一个受保护的方法，名称为 Met2，类型为布尔值，采用浮点输入（输入名称为“输入”）。因此，它拥有所有这些信息。
它将这些信息存储在程序集中。有几张桌子。例如，类（类型）都留在一个表中，方法存在于另一个表中。考虑一下 SQL 表，尽管它们肯定不是。
当用户（开发人员）想要了解某个类型的信息时，它会调用 GetType 方法。此方法依赖于对象隐藏字段 - 类型对象指针。这个对象基本上是一个指向类表的指针。每个类表都有一个指向方法表中第一个方法的指针。每个方法记录都会有一个指向参数表中第一个参数的指针。

PS：这种机制是使 .NET 程序集更安全的关键。您不能替换指向方法的指针。它会破坏组件的签名。

JIT 编译也严重依赖这些表

【讨论】：

表格的类比让我清醒了很多，谢谢。

【解决方案4】：

正如@GlennFerrieLive 指出的那样，对 GetType 的调用是 InternalCall，这意味着实现在 CLR 本身内，而不是在任何 BCL 内。

我的理解是，内部CLR方法从this指针中获取运行时类型信息，基本上相当于类型的名称。然后它从所有加载的程序集（大概在当前的应用程序域中）中存在的元数据中查找完整的类型信息，这使得反射相当昂贵。元数据区域基本上是程序集中存在的所有类型和成员的数据库，它根据这些数据构造Type 或Method|Property|FieldInfo 的实例。

【讨论】：