c# - callvirt .NET 指令如何用于接口(interface)？

Question

向某人解释虚拟调度很容易:每个对象都有一个指向表的指针作为其数据的一部分。类上有N个虚方法。每次调用特定方法时，我都会在对象到达时对其进行索引，并调用表中的第 i 个方法。每个实现方法 X() 的类都将在相同的第 i 个索引中具有方法 X() 的代码。

但是我们得到了接口(interface)。并且接口(interface)需要某种形式的扭曲，因为两个都实现相同接口(interface)的非继承类将在表的不同索引中具有虚函数。

我在网上搜索过，可以找到很多关于如何实现接口(interface)调度的讨论。有两大类:a)某种哈希表查找对象以找到正确的调度表b) 当对象被强制转换为接口(interface)时，会创建一个指向相同数据但指向不同 vtable 的新指针。

但是尽管有很多关于它可以 工作的信息，但我找不到任何关于 .NET 运行时引擎实际如何实现它的信息。

有谁知道描述对象类型为接口(interface)时在 callvirt 指令处发生的实际指针算法的文档？

Answer 1

CLR 中的接口(interface)调度是黑魔法。

正如您正确注意到的那样，虚方法分派(dispatch)在概念上很容易解释。事实上，我在本系列文章中这样做了，我在其中描述了如何在缺少它们的类 C# 语言中实现虚拟方法:

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2011/03/17/implementing-the-virtual-method-pattern-in-c-part-one.aspx

我描述的机制与实际使用的机制非常相似。

接口(interface)调度更难描述，而且 CLR 实现它的方式一点也不明显。用于接口(interface)调度的 CLR 机制经过仔细调整，可为最常见的情况提供高性能，因此，随着 CLR 团队对实际使用模式的了解越来越多，这些机制的细节可能会发生变化。

基本上它在幕后的工作方式是每个调用点——即代码中调用接口(interface)方法的每个点——都有一个小缓存，上面写着“我认为与这个接口(interface)相关的方法插槽在……这里”。绝大多数时候，缓存是正确的；您很少会使用一百万种不同的实现调用相同的接口(interface)方法一百万次。它通常是一遍又一遍、连续多次相同的实现。

如果缓存未命中，则它会回退到维护的哈希表，以进行稍微慢一点的查找。

如果那个被证明是一个未命中，那么对象元数据被分析以确定哪个方法对应于接口(interface)槽。

最终效果是，在给定的调用站点，如果您总是调用映射到特定类方法的接口(interface)方法，那么它非常很快。如果您总是为给定的接口(interface)方法调用少数几个类方法中的一个，那么性能会非常好。最糟糕的事情是永远不要在同一站点使用相同的接口(interface)方法两次调用相同的类方法；每次都采用最慢的路径。

如果您想知道慢速查找表是如何在内存中维护的，请参阅 Matthew Watson 的回答中的链接。