.Net 中的堆栈是否有参考类型信息答案

【问题标题】：Is there reference type information on stack in .Net.Net 中的堆栈是否有参考类型信息
【发布时间】：2016-10-13 08:52:51
【问题描述】：

我正在深入研究 .Net 内存结构，但对于在哪里/为什么会有关于引用（不是实际对象）的信息以及它属于什么类型的信息有点迷失。好吧，这有点令人困惑。让我解释一下我想通过这个例子来理解什么。我在方法内创建了以下内存对象：

Stream stream = new MemoryStream();

因此，我在堆上有一个对象，其中包含有关它的附加信息，表明它是一个内存流对象。同时我在堆栈上有一个参考。这个引用应该只是一个简单的 32/64 位字，指向堆上的对象。

但是，我只能使用 Stream 类的属性，对吧？那么，只是 Visual Studio IntelliSense 解析有关我创建的对象引用的信息，然后限制到 Stream 方法/属性，还是 CLR 将此信息（我将 MemoryStream 对象声明为 Stream）存储在任何地方并在执行期间检查它？

【问题讨论】：

CLR 在运行时知道每个对象的类型。
但是它怎么知道引用的是Stream呢？这些信息存储在哪里？
@Intetics：编译器知道这是对Stream 的引用，因此知道您可以调用哪些方法以及发出哪些代码。引用“指向”流的实例数据，但也有一些“隐藏”信息提供有关实际类型的信息（例如MemoryStream）。此类型信息可用于使用dynamic 进行反射和后期绑定，还允许调用虚拟方法。但如果不涉及反射、后期绑定或虚方法，那么编译器只会在内存中的特定地址发出对特定方法的调用。

标签： .net memory

【解决方案1】：

在允许运行之前，您的代码必须成功通过几个关卡：

编译器，它会检查您的代码，并禁止您编写它知道不会运行的代码（至少在这个问题的上下文中）
JITter 和验证器，它会在生成机器代码时检查您的编译代码，如果已知代码无法运行（至少在这个问题的上下文中）会抛出异常

编译器和 JITter 都知道你的变量的确切类型，从而确保你不能编写试图使用不可用的东西的代码。

在 IL 级别，JITter 将知道您在堆栈中拥有哪种类型的变量。

一旦代码到达机器指令，所有赌注都将结束。如果您设法将代码偷偷通过编译器和 JITter，那么任何事情都可能发生。只有当您遇到其中一个或两个中的错误时，这才应该是可能的。

【讨论】：

好的，所以请仔细检查一下：编译器、JITter 和验证器都知道 Stream 引用，因为它要么在纯代码（编译器）中，要么在 IL（JIT、验证器）中。然而，在实际的机器代码执行过程中，并没有提到 Stream，只有关于堆中 MemoryStream 的信息。对吗？
您可以使用Reflection.Emit 手动构建 IL 并绕过编译器，但 JITter 和验证器仍会（希望）阻止您执行明显错误的代码。然而它并不完美，因此有可能会得到表现不佳的机器代码。
谢谢拉塞。这是有道理的。

【解决方案2】：

C# 是一种强类型语言。这意味着编译器根据类型信息生成代码：

Console.WriteLine(stream.Length);

这将生成检索Stream.Length 属性的IL 代码。此代码在编译时生成。

在这种特殊情况下，Length 属性是虚拟的（Stream 类的所有成员都是如此）。这意味着实际调用可以具有一级间接，其中MemoryStream 类型的方法表用于检索MemoryStream.Length 属性。有时编译器能够确定Stream 实例实际上是MemoryStream，然后将“直接”访问MemoryStream.Length 属性，而不是通过方法表。

因此，当通过引用调用时，编译器将创建对方法的直接调用，或者在虚拟情况下从引用中获取方法表，然后调用方法表中的方法。

如果您“忽略”智能感知，您可以编写如下代码：

Console.WriteLine(stream.NonExistentProperty);

这将导致编译错误，因为Stream 类没有NonExistentProperty 属性。这发生在编译时，代码永远不会运行。

但是，有一种方法可以使用 dynamic 将此检查从编译时转移到运行时：

dynamic stream = new MemoryStream();
Console.WriteLine(stream.Length);

对于此代码，编译器生成的代码在运行时使用反射检查stream 引用的类型，然后检索Length 属性。如果您在 Visual Studio 中编写此代码，您会发现您失去了 stream 变量的智能感知。

以下代码也将编译：

Console.WriteLine(stream.NonExistentProperty);

但是，在运行时您会收到错误消息，因为在 MemoryStream 类上没有名为 NonExistentProperty 的属性。

【讨论】：