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在 C# 中,泛型函数或类知道其泛型参数的类型。这意味着动态类型信息,如 is
或 as
可用(与 Java 不可用的情况相反)。
我很好奇,编译器如何将这种类型信息提供给泛型方法?对于我可以想象的类,实例可以简单地有一个指向类型的指针,但对于泛型函数我不确定,也许只是一个隐藏的参数?
如果泛型被保留到 IL 级别,我相信它们是,那么我想知道这是如何在该级别完成的。
最佳答案
由于您已经编辑了您的问题以将其从 C# 编译器扩展到 JIT 编译器,这里是该过程的概述,采用 List<T>
作为我们的例子。
正如我们所确定的,List<T>
只有一种 IL 表示。类(class)。此表示具有对应于 T
的类型参数在 C# 代码中看到的类型参数。正如 Holger Thiemann 在他的评论中所说,当您使用 List<>
时具有给定类型参数的类,JIT 编译器为该类型参数创建类的 native 代码表示。
但是,对于引用类型,它只编译 native 代码一次,并将其重用于所有其他引用类型。这是可能的,因为在虚拟执行系统(VES,通常称为“运行时”)中,只有一种引用类型,称为 O
在规范中(参见第 I.12.1 段,表 I.6,在标准中:http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-335.htm)。这种类型被定义为“对托管内存的 native 大小对象引用”。
换句话说,VES 的(虚拟)计算堆栈中的所有对象都由一个“对象引用”(实际上是一个指针)表示,它本身基本上是无类型的。那么 VES 如何确保我们不使用不兼容类型的成员?是什么阻止我们拨打 string.Length
System.Random
实例的属性?
为了加强类型安全,VES 使用描述每个对象引用的静态类型的元数据,将方法调用的接收者的类型与方法的元数据 token 标识的类型进行比较(这也适用于其他成员类型的访问)。
例如,要调用对象类的方法,对对象的引用必须位于虚拟计算堆栈的顶部。由于方法的元数据和对“堆栈转换”的分析——每个 IL 指令引起的堆栈状态的变化,这个引用的静态类型是已知的。 call
或 callvirt
指令然后通过包含表示方法的元数据标记来指示要调用的方法,这当然指示定义方法的类型。
VES 在编译之前“验证”代码,将引用的类型与方法的类型进行比较。如果类型不兼容,验证失败,程序崩溃。
这对于泛型类型参数和非泛型类型都一样有效。为了实现这一点,VES 限制了可以在类型为不受约束的泛型类型参数的引用上调用的方法。唯一允许的方法是定义在 System.Object
上的方法。 ,因为所有对象都是该类型的实例。
对于受约束的参数类型,该类型的引用可以接收对由约束类型定义的方法的调用。例如,如果您编写一个方法,其中约束类型 T
源自 ICollection
,您可以拨打ICollection.Count
类型为 T
的引用的 getter . VES 知道调用此 getter 是安全的,因为它确保存储到堆栈中该位置的任何引用都是实现 ICollection
的某种类型的实例。界面。因此,无论对象的实际类型是什么,JIT 编译器都可以使用相同的 native 代码。
还要考虑依赖于泛型类型参数的字段。在List<T>
的情况下,有一个类型为 T[]
的数组保存列表中的元素。请记住,实际的内存中数组将是 O
的数组。对象引用。无论该数组是否是 List<string>
的成员,构造该数组或读取或写入其元素的 native 代码看起来都一样。或 List<FileInfo>
.
因此,在不受约束的泛型类型的范围内,例如 List<T>
, T
引用文献与 System.Object
一样好引用。不过,泛型的优点是 VES 将类型参数替换为调用方作用域中的类型参数。换句话说,即使 List<string>
和 List<FileInfo>
在内部对待他们的元素相同,调用者看到 Find
方法之一返回 string
,而另一个返回 FileInfo
.
最后,因为所有这些都是通过 IL 中的元数据实现的,并且因为 VES 在加载和 JIT 编译类型时使用元数据,所以可以在运行时通过反射提取信息。
关于c# - C#/.Net 泛型如何知道它们的参数类型?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/28870696/
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