深远探究爱博体育app手机版

初稿地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx
原稿揭橥日期: 9/19/2005
原来的文章已经被 Microsoft
删除了,搜聚进度中发觉众多小说图都不全,那是因为原著的图都不全,所以特收集完整全文。

目录

前言

  • SystemDomain, SharedDomain, and DefaultDomain。
  • 目的布局和内部存款和储蓄器细节。
  • 办法表布局。
  • 措施分派(Method dispatching)。

因为国有语言运转时(CL中华V)将要成为在Windows上创立应用程序的主演级基础架构,
多通晓点关于CL奥迪Q5的纵深认知会支援你营造高速的, 工业级健壮的应用程序.
在那篇小说中, 大家会浏览,考查CL卡宴的内在精神, 包蕴对象实例布局,
方法表的布局, 方法分派, 基于接口的摊派, 和形形色色的数据结构.

咱俩会选取由C#写成的非常轻松的代码示例,
所以任何对编程语言的隐式引用都是以C#语言为对象的.
商量的有个别数据结商谈算法会在Microsoft® .NET Framework 二.0中改动,
不过大大多的定义是不会变的. 我们会利用Visual Studio® .NET 二〇〇一Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些数量结构.
SOS能够知道CL途达内部的数据结构, 能够dump出有用的新闻. 通篇,
大家议和论在Shared Source CLI(SSCLI)中装有相关兑现的类, 你能够从
http://msdn.microsoft.com/net/sscli 下载到它们.

图表1 会扶助你在寻找一些构造的时候到SSCLI中的音讯.

ITEM SSCLI PATH
AppDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
AppDomainStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
BaseDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
ClassLoader sscliclrsrcvmclsload.hpp
EEClass sscliclrsrcvmclass.h
FieldDescs sscliclrsrcvmfield.h
GCHeap sscliclrsrcvmgc.h
GlobalStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
HandleTable sscliclrsrcvmhandletable.h
InterfaceVTableMapMgr sscliclrsrcvmappdomain.hpp
Large Object Heap sscliclrsrcvmgc.h
LayoutKind sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropserviceslayoutkind.cs
LoaderHeaps sscliclrsrcincutilcode.h
MethodDescs sscliclrsrcvmmethod.hpp
MethodTables sscliclrsrcvmclass.h
OBJECTREF sscliclrsrcvmtypehandle.h
SecurityContext sscliclrsrcvmsecurity.h
SecurityDescriptor sscliclrsrcvmsecurity.h
SharedDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
StructLayoutAttribute sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropservicesattributes.cs
SyncTableEntry sscliclrsrcvmsyncblk.h
System namespace sscliclrsrcbclsystem
SystemDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
TypeHandle sscliclrsrcvmtypehandle.h

在我们初叶前,请留心:本文提供的新闻只对在X八陆平台上运营的.NET Framework
一.一可行(对于Shared Source CLI
1.0也多数适用,只是在少数交互操作的气象下必须小心例外),对于.NET
Framework
2.0会有退换,所以请不要在营造软件时重视于那一个内部结构的不改变性。

CL索罗德运转程序(Bootstrap)创设的域

在CL福睿斯推行托管代码的首先行代码前,会创制七个应用程序域。个中八个对于托管代码以致CLPAJERO宿主程序(CLR
hosts)都以不可见的。它们只好由CL奔驰M级运营进度创立,而提供CL福特Explorer运转进度的是shim——mscoree.dll和mscorwks.dll
(在多管理器系统下是mscorsvr.dll)。正如 图2
所示,那个域是系统域(System Domain)和共享域(Shared
Domain),都以选用了单件(Singleton)方式。第九个域是缺省应用程序域(Default
AppDomain),它是1个AppDomain的实例,也是唯1的有命名的域。对于简易的CLBMWX伍宿主程序,比如调节台程序,默许的域名由可进行映象文件的名字组成。别的的域能够在托管代码中应用AppDomain.CreateDomain方法创造,也许在非托管的代码中利用ICO奇骏RuntimeHost接口创制。复杂的宿主程序,比方ASP.NET,对于特定的网址会依据管用程序的多少创制多个域。

图 2 由CLKoleos运行程序创立的域 ↓

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系统域(System Domain)

系统域负担成立和开端化共享域和默许使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入共享域,并且爱惜进度范围之中选拔的隐含大概显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework
1.第11中学的二个优化性情,它的处理办法显得略微昏头转向,因为CLCRUISER未有给程序集机会选拔此性子。就算如此,由于在富有的选拔程序域中对二个特定的暗号只保留二个相应的字符串,此天性能够节外省部存款和储蓄器空间。

系统域还承担发生进程范围的接口ID,并用来创造每一个应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在进程中维系跟踪所有域,并贯彻加载和卸载应用程序域的成效。

共享域(Shared Domain)

具备不属于其余特定域的代码被加载到系统库SharedDomain.Mscorlib,对于持有应用程序域的用户代码都是不能缺少的。它会被自动加载到共享域中。系统命名空间的为主项目,如Object,
ValueType, Array, Enum, String, and
Delegate等等,在CL揽胜极光运维程序进度中被事先加载到本域中。用户代码也足以被加载到那几个域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时使用由CL大切诺基宿主程序钦赐的LoaderOptimization个性。调整台程序也得以加载代码到共享域中,方法是行使System.LoaderOptimizationAttribute本性证明Main方法。共享域还管理三个运用集散地址作为目录的次序集映射图,此映射图作为管理共享程序集注重关系的查找表,这个程序集被加载到暗许域(DefaultDomain)和别的在托管代码中开创的采纳程序域。非共享的用户代码被加载到暗许域。

默认域(Default Domain)

私下认可域是使用程序域(AppDomain)的多少个实例,一般的应用程序代码在中间运行。即便有个别应用程序要求在运作时成立额外的行使程序域(比方有个别使用插件,plug-in,架构大概拓展入眼的周转时期码生成职业的应用程序),半数以上的应用程序在运作时期只创设二个域。全部在此域运营的代码都以在域等级次序上有上下文限制。假若二个应用程序有三个利用程序域,任何的域间访问会通过.NET
Remoting代理。额外的域内上下文限制新闻能够运用System.ContextBoundObject派生的类型创制。各类应用程序域有和好的平安描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和暗许上下文(DefaultContext),还大概有团结的加载器堆(高频堆,低频堆和代办堆),句柄表,接口虚表管理器和程序集缓存。

加载器堆(Loader Heaps)

加载器堆的意义是加载分歧的运作时CLKuga部件和优化在域的百分百生命期内部存款和储蓄器在的构件。这几个堆的巩固基于可预测块,那样能够使碎片最小化。加载器堆差别于垃圾回收堆(可能对称多管理器上的多个堆),垃圾回收堆保存对象实例,而加载器堆同期保留类型系统。平日访问的预制构件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在屡次堆上,而较少访问的数据结构如EEClass和类加载器及其查找表,分配在低频堆。代理堆保存用于代码访问安全性(code
access security, CAS)的代办部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高等级次序领会域后,大家准备看看它们在二个归纳的应用程序的上下文中的物理细节,见
图3。大家在程序运维时停在mc.Method1(),然后选拔SOS调节和测试器扩大命令DumpDomain来输出域的音讯。(请查看
Son of
Strike
掌握SOS的加载消息)。这里是编辑后的出口:

图3 Sample1.exe

!DumpDomain
System Domain: 793e9d58, LowFrequencyHeap: 793e9dbc,
HighFrequencyHeap: 793e9e14, StubHeap: 793e9e6c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Shared Domain: 793eb278, LowFrequencyHeap: 793eb2dc,
HighFrequencyHeap: 793eb334, StubHeap: 793eb38c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Domain 1: 149100, LowFrequencyHeap: 00149164,
HighFrequencyHeap: 001491bc, StubHeap: 00149214,
Name: Sample1.exe, Assembly: 00164938 [Sample1],
ClassLoader: 00164a78

using System;

public interface MyInterface1
{
    void Method1();
    void Method2();
}
public interface MyInterface2
{
    void Method2();
    void Method3();
}

class MyClass : MyInterface1, MyInterface2
{
    public static string str = "MyString";
    public static uint   ui = 0xAAAAAAAA;
    public void Method1() { Console.WriteLine("Method1"); }
    public void Method2() { Console.WriteLine("Method2"); }
    public virtual void Method3() { Console.WriteLine("Method3"); }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass mc = new MyClass();
        MyInterface1 mi1 = mc;
        MyInterface2 mi2 = mc;

        int i = MyClass.str.Length;
        uint j = MyClass.ui;

        mc.Method1();
        mi1.Method1();
        mi1.Method2();
        mi2.Method2();
        mi2.Method3();
        mc.Method3();
    }
}

咱俩的调控台程序,Sample一.exe,被加载到一个名称叫”Sample壹.exe”的运用程序域。Mscorlib.dll被加载到共享域,可是因为它是焦点系统库,所以也在系统域中列出。种种域会分配二个频仍堆,低频堆和代理堆。系统域和共享域使用一样的类加载器,而默许应用程序使用自个儿的类加载器。

出口没有突显加载器堆的保存尺寸和已提交尺寸。高频堆的初步化大小是32KB,每回提交4KB。SOS的输出也并未有显示接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。各个域有八个接口虚表堆(简称为IVMap),由友好的加载器堆在域开端化阶段创立。IVMap保留大小是4KB,起始时交由4KB。大家将会在持续部分研商项目布局时商讨IVMap的意思。

图2
显示暗中同意的进度堆,JIT代码堆,GC堆(用于小指标)和大目的堆(用于大小相等依旧当先8五千字节的指标),它注明了那么些堆和加载器堆的语义不一样。即时(just-in-time,
JIT)编写翻译器爆发x八6指令并且保留到JIT代码堆中。GC堆和大目的堆是用来托管对象实例化的废品回收堆。

花色原理

品类是.NET编制程序中的基本单元。在C#中,类型能够采取class,struct和interface关键字张开宣示。大许多连串由程序猿显式创造,不过,在特地的互动操作(interop)情形和远程对象调用(.NET
Remoting)场馆中,.NET
CLHaval会隐式的发生类型,这个发生的档案的次序涵盖COM和周转时可调用封装及传输代理(Runtime
Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

大家经过一个分包对象引用的栈开端商量.NET类型原理(标准地,栈是二个对象实例初步生命期的地点)。
图4中展现的代码包括多个简约的次第,它有三个调节台的入口点,调用了三个静态方法。Method1创办二个SmallClass的项目实例,该类型涵盖四个字节数组,用于演示怎么着在大目的堆创制对象。就算那是壹段无聊的代码,不过足以辅助大家开始展览座谈。

图4 Large Objects and Small Objects

using System;

class SmallClass
{
    private byte[] _largeObj;
    public SmallClass(int size)
    {
        _largeObj = new byte[size];
        _largeObj[0] = 0xAA;
        _largeObj[1] = 0xBB;
        _largeObj[2] = 0xCC;
    }

    public byte[] LargeObj
    {
        get { return this._largeObj; }
    }
}

class SimpleProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SmallClass smallObj = SimpleProgram.Create(84930,10,15,20,25);
        return;
    }

    static SmallClass Create(int size1, int size2, int size3,
        int size4, int size5)
    {
        int objSize = size1 + size2 + size3 + size4 + size5;
        SmallClass smallObj = new SmallClass(objSize);
        return smallObj;
    }
}

图5 显示了结束在Create方法”return smallObj;”
代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用规范,它注解在可能的情况下将函数参数通过寄存器传递,而其它参数依照从右到左的顺序入栈,然后由被调用函数完结出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。引用类型变量如smallObj以牢固大小(四字节DWOCRUISERD)保存在栈中,蕴含了在相似GC堆中分红的目的的地址。对于价值观C++,那是目的的指针;在托管世界中,它是指标的引用。不管怎么着,它涵盖了二个指标实例的地址,我们将利用术语对象实例(ObjectInstance)描述对象引用指向地址位置的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结构和堆

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貌似GC堆上的smallObj对象实例包罗2个名叫 _largeObj
的字节数组(注意,图中显得的尺寸为8501陆字节,是实际的储备大小)。CL猎豹CS六对抢先或等于八五千字节的对象的拍卖和小指标不一样。大目的在大目的堆(LOH)上分红,而小目的在一般GC堆上创设,那样能够优化对象的分配和回收。LOH不会压缩,而GC堆在GC回收时张开削减。还会有,LOH只会在一点一滴GC回收时被回收。

smallObj的目的实例包蕴类型句柄(TypeHandle),指向对应等级次序的方法表。每一个表明的项目有一个方法表,而同1类型的有着目的实例都对准同二个方法表。它富含了花色的特点消息(接口,抽象类,具体类,COM封装和代办),完结的接口数目,用于接口分派的接口图,方法表的槽(slot)数目,指向相应完毕的槽表。

方法表指向四个名称叫EEClass的要害数据结构。在措施表创造前,CL逍客类加载器从元数据中创立EEClass。
图4中,SmallClass的不二等秘书诀表指向它的EEClass。这一个构造指向它们的模块和顺序集。方法表和EEClass一般分配在共享域的加载器堆。加载器堆和采纳程序域关联,这里涉及的数据结构一旦被加载到内部,就直到应用程序域卸载时才会破灭。而且,私下认可的行使程序域不会被卸载,所以那些代码的生存期是截止CL冠道关闭甘休。

对象实例

正如笔者辈说过的,全部值类型的实例大概隐含在线程栈上,可能隐含在 GC
堆上。全体的引用类型在 GC 堆恐怕 LOH 上创制。图 6
展现了三个标准的目的布局。一个对象能够通过以下渠道被引述:基于栈的一部分变量,在互相操作依然平台调用情况下的句柄表,寄存器(实行措施时的
this 指针和办法参数),具备终结器( finalizer )方法的靶子的终结器队列。
OBJECTREF 不是指向目的实例的开头地方,而是有一个 DWO科雷傲D 的偏移量( 肆字节)。此 DWOENCORED 称为对象头,保存2个针对性 SyncTableEntry 表的目录(从 1初步计数的 syncblk
编号。因为通过索引进行一而再,所以在急需扩张表的大小时, CLBMWX五能够在内部存储器中移动这几个表。 SyncTableEntry 维护一个反向的弱引用,以便 CL本田CR-V能够追踪 SyncBlock 的全部权。弱引用让 GC
能够在尚未其他强引用存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保留了1个针对性
SyncBlock
的指针,包涵了没多少必要被贰个目的的持有实例使用的灵光的消息。那一个新闻包蕴对象锁,哈希编码,任何调换层
(thunking) 数据和行使程序域的目录。对于大繁多的指标实例,不会为实在的
SyncBlock 分配内存,而且 syncblk 编号为 0 。那点在实践线程遭受如
lock(obj) 只怕 obj.GetHashCode 的口舌时会产生变化,如下所示:

SmallClass obj = new SmallClass()
// Do some work here
lock(obj) { /* Do some synchronized work here */ }
obj.GetHashCode();

图 6 对象实例布局
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在上述代码中, smallObj 会利用 0 作为它的胚胎的 syncblk 编号。 lock
语句使得 CLLacrosse 创制三个 syncblk 入口并行使相应的数值更新对象头。因为 C#
的 lock 关键字会扩大为 try-finally 语句并利用 Monitor 类,八个当作同步的
Monitor 对象在 syncblk 上开创。堆 GetHashCode
的调用会使用对象的哈希编码扩张 syncblk 。
在 SyncBlock 中有其余的域,它们在 COM 交互操作和封送委托( marshaling
delegates )到非托管代码时利用,可是那和特出的靶子用处非亲非故。
品类句柄紧跟在对象实例中的 syncblk
编号后。为了维持一而再性,作者会在印证实例变量后钻探类型句柄。实例域(
Instance 田野(field))的变量列表紧跟在档案的次序句柄后。私下认可意况下,实例域会以内部存款和储蓄器最管用使用的主意排列,那样只须要最少的作为对齐的填充字节。
7
的代码展现了 SimpleClass 包蕴有局地见仁见智大小的实例变量。

图 7 SimpleClass with Instance Variables

class SimpleClass
{
    private byte b1 = 1;                // 1 byte
    private byte b2 = 2;                // 1 byte
    private byte b3 = 3;                // 1 byte
    private byte b4 = 4;                // 1 byte
    private char c1 = 'A';              // 2 bytes
    private char c2 = 'B';              // 2 bytes
    private short s1 = 11;              // 2 bytes
    private short s2 = 12;              // 2 bytes
    private int i1 = 21;                // 4 bytes
    private long l1 = 31;               // 8 bytes
    private string str = "MyString"; // 4 bytes (only OBJECTREF)

    //Total instance variable size = 28 bytes 

    static void Main()
    {
        SimpleClass simpleObj = new SimpleClass();
        return;
    }
}

图 8 展现了在 Visual Studio 调节和测试器的内存窗口中的贰个 SimpleClass
对象实例。大家在图 七 的 return 语句处设置了断点,然后利用 ECX
寄存器保存的 simpleObj 地址在内部存储器窗口展示对象实例。前 四 个字节是 syncblk
编号。因为大家从没用别样共同代码应用此实例(也从没访问它的哈希编码),
syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的靶子实例,指向起先地方的 陆个字节的偏移处。字节变量 b一,b2,b三 和 b四 被三个接1个的排列在协同。四个short 类型变量 s壹 和 s贰 也被排列在一齐。字符串变量 str 是二个 四 字节的
OBJECTREF ,指向 GC
堆中分红的骨子里的字符串实例。字符串是三个专门的档期的顺序,因为兼具蕴涵同样文字标识的字符串,会在程序集加载到进度时指向贰个大局字符串表的同等实例。这么些进度称为字符串驻留(
string interning ),设计指标是优化内部存款和储蓄器的运用。我们从前已经提过,在 NET
Framework 一.1 中,程序集无法选用是不是选取那一个历程,就算现在版本的 CL大切诺基大概会提供那样的工夫。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
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于是暗中认可景况下,成员变量在源代码中的词典顺序未有在内部存款和储蓄器中保持。在互相操作的境况下,词典顺序必须被保留到内部存款和储蓄器中,那时可以动用
StructLayoutAttribute 性格,它有贰个 LayoutKind 的枚举类型作为参数。
LayoutKind.Sequential 可感觉被封送( marshaled
)数据保持词典顺序,纵然在 .NET Framework 一.1中,它从不影响托管的布局(不过 .NET Framework 二.0
大概会那样做)。在相互操作的图景下,假若您真的必要额外的填充字节和出示的调节域的壹1,
LayoutKind.Explicit 能够和域档次的 FieldOffset 性子一齐利用。

看完底层的内存内容后,大家选择 SOS 看看对象实例。三个实惠的通令是
DumpHeap
,它能够列出全数的堆内容和3个特地类型的持有实例。没有须要依赖寄存器,
DumpHeap 能够展现大家创立的并世无双1个实例的地方。

!DumpHeap -type SimpleClass
Loaded Son of Strike data table version 5 from
"C:WINDOWSMicrosoft.NETFrameworkv1.1.4322mscorwks.dll"
 Address       MT     Size
00a8197c 00955124       36
Last good object: 00a819a0
total 1 objects
Statistics:
      MT    Count TotalSize Class Name
  955124        1        36 SimpleClass

目的的总大小是 3六 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只包罗三个DWO翼虎D 的靶子引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 2八 字节,其余 九个字节包含项目句柄( 4 字节)和 syncblk 编号( 四 字节)。找到 simpleObj
实例的地点后,大家能够运用 DumpObj 命令输出它的内容,如下所示:

!DumpObj 0x00a8197c
Name: SimpleClass
MethodTable 0x00955124
EEClass 0x02ca33b0
Size 36(0x24) bytes
FieldDesc*: 00955064
      MT    Field   Offset                 Type       Attr    Value Name
00955124  400000a        4         System.Int64   instance      31 l1
00955124  400000b        c                CLASS   instance 00a819a0 str
    << some fields omitted from the display for brevity >>
00955124  4000003       1e          System.Byte   instance        3 b3
00955124  4000004       1f          System.Byte   instance        4 b4

正如此前说过, C# 编写翻译器对于类的暗中认可布局使用 LayoutType.Auto
(对于组织选用 LayoutType.Sequential
);由此类加载注重新排列实例域以最小化填充字节。大家能够动用 ObjSize
来输出包罗被 str 实例占用的上空,如下所示:

!ObjSize 0x00a8197c
sizeof(00a8197c) =       72 (    0x48) bytes (SimpleClass)

借让你从指标图的全局大小( 72 字节)减去 SimpleClass 的大小( 3陆字节),就能够收获 str 的轻重缓急,即 3陆 字节。让我们输出 str
实例来评释那个结果:

!DumpObj 0x00a819a0
Name: System.String
MethodTable 0x009742d8
EEClass 0x02c4c6c4
Size 36(0x24) bytes

万1您将字符串实例的高低(3陆字节)加上SimpleClass实例的高低(3陆字节),就足以获取ObjSize命令报告的总大小7二字节。

请留心ObjSize不含有syncblk结构占用的内部存款和储蓄器。而且,在.NET Framework
一.第11中学,CLKoleos不知情非托管财富占用的内部存款和储蓄器,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;因而它们不会被那么些命令报告。

本着方法表的体系句柄在syncblk编号后分配。在对象实例创造前,CL奥德赛查看加载类型,假设未有找到,则打开加载,获得方法表地址,创设对象实例,然后把品种句柄值追加到指标实例中。JIT编写翻译器发生的代码在进行艺术分派时使用项目句柄来定位方法表。CL路虎极光在急需史能够经过措施表反向访问加载类型时选用项目句柄。

Son of Strike
SOS调试器扩大程序用于本文化的显示CLHaval数据结构的原委,它是 .NET
Framework 安装程序的壹局地,位于
%windir%\Microsoft.NET\Framework\v1.1.4322。SOS加载到进度以前,在
Visual Studio 中启用托管代码调节和测试。 加多 SOS.dll
所在的文书夹到PATH意况变量中。 加载 SOS.dll, 然后安装一个断点, 展开
Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中施行 .load
sos.dll。使用 !help
获取调节和测试相关的片段下令,关于SOS更加多消息,参谋这里

方法表

各种类和实例在加载到使用程序域时,会在内部存款和储蓄器中经过措施表来表示。那是在对象的率先个实例创立前的类加载活动的结果。对象实例表示的是情景,而艺术表表示了行为。通过EEClass,方法表把对象实例绑定到被语言编写翻译器发生的映射到内部存款和储蓄器的元数据结构(metadata
structures)。方法表包涵的音讯和外挂的音信能够通过System.Type访问。指向方法表的指针在托管代码中得以透过Type.RuntimeTypeHandle属性获得。对象实例包蕴的品种句柄指向方法表伊始地点的偏移处,偏移量暗中认可情形下是1贰字节,包罗了GC音信。大家不筹划在那边对其进展座谈。

图 9
呈现了章程表的杰出布局。大家会注脚项目句柄的某个重大的域,然而对于截然的列表,请参见此图。让我们从基实例大小(Base
Instance Size)开首,因为它一直关乎到运转时的内部存款和储蓄器状态。

图 9 方法表布局

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基实例大小

基实例大小是由类加载器总括的对象的轻重缓急,基于代码中扬言的域。此前曾经切磋过,当前GC的完成需求一个至少1二字节的对象实例。倘使一个类未有概念任何实例域,它至少含有额外的五个字节。别的的九个字节被对象头(也许含有syncblk编号)和项目句柄占用。再说三次,对象的高低会受到StructLayoutAttribute的熏陶。

看看图3爱博体育app手机版,中呈现的MyClass(有多少个接口)的主意表的内部存款和储蓄器快速照相(Visual
Studio .NET
200三内部存款和储蓄器窗口),将它和SOS的输出举办比较。在图9中,对象大小位于四字节的撼动处,值为12(0x0000000C)字节。以下是SOS的DumpHeap命令的出口:

!DumpHeap -type MyClass
 Address       MT     Size
00a819ac 009552a0       12
total 1 objects
Statistics:
    MT  Count TotalSize Class Name
9552a0      1        12    MyClass

措施槽表(Method Slot Table)

在点子表中富含了贰个槽表,指向各类艺术的描述(MethodDesc),提供了花色的行为技巧。方法槽表是基于方法完结的线性链表,遵照如下顺序排列:承继的虚方法,引入的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在当前类,父类和接口的元数据中遍历,然后创设方法表。在排列进程中,它替换全部的被掩盖的虚方法和被隐形的父类方法,创立新的槽,在要求时复制槽。槽复制是不能缺少的,它能够让每种接口有和好的纤维的vtable。不过被复制的槽指向同一的情理实现。MyClass包蕴接口方法,四个类构造函数(.cctor)和对象构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编写翻译器为持有未有显式定义构造函数的指标自动生成。因为我们定义并早先化了三个静态变量,编写翻译器会变卦三个类构造函数。图10彰显了MyClass的办法表的布局。布局彰显了1一个主意,因为Method2槽为接口IVMap举行了复制,下边大家会开始展览座谈。图11突显了MyClass的措施表的SOS的输出。

图10 MyClass MethodTable Layout
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图11 SOS Dump of MyClass Method Table

!DumpMT -MD 0x9552a0
  Entry  MethodDesc  Return Type       Name
0097203b 00972040    String            System.Object.ToString()
009720fb 00972100    Boolean           System.Object.Equals(Object)
00972113 00972118    I4                System.Object.GetHashCode()
0097207b 00972080    Void              System.Object.Finalize()
00955253 00955258    Void              MyClass.Method1()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955273 00955278    Void              MyClass.Method3()
00955283 00955288    Void              MyClass..cctor()
00955293 00955298    Void              MyClass..ctor()

其他项目标上马多少个主意总是ToString, Equals, GetHashCode, and
Finalize。这一个是从System.Object继承的虚方法。Method二槽被开展了复制,不过都针对同样的点子描述。代码显示定义的.cctor和.ctor会分别和静态方法和实例方法分在1组。

艺术描述(MethodDesc)

主意描述(MethodDesc)是CL普拉多知道的法子达成的3个打包。有二种档案的次序的办法描述,除了用于托管完成,分别用于不相同的互动操作完成的调用。在本文中,大家只调查图3代码中的托管方法描述。方法描述在类加载进度中发生,初叶化为指向IL。每一种方法描述包罗3个预编写翻译代理(PreJitStub),担任触发JIT编写翻译。图12来得了叁个独立的布局,方法表的槽实际上指向代理,而不是事实上的艺术描述数据结构。对于实际的不二法门描述,那是-伍字节的摇动,是种种方法的九个叠合字节的壹局地。那七个字节包涵了调用预编写翻译代理程序的通令。伍字节的偏移能够从SOS的DumpMT输出从看到,因为方法描述总是方法槽表指向的地方后面包车型客车三个字节。在首先次调用时,会调用JIT编译程序。在编写翻译完毕后,包蕴调用指令的陆个字节会被跳转到JIT编写翻译后的x八6代码的无需付费跳转指令覆盖。

图 12艺术描述

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图12的法子表槽指向的代码实行反汇编,呈现了对预编写翻译代理的调用。以下是在
Method二 被JIT编写翻译前的反汇编的简化呈现。

Method2:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 call        003C3538        ;call to the jitted Method2()
00955268 add         eax,68040000h   ;ignore this and the rest
                                     ;as !u thinks it as code

今昔大家进行此方式,然后反汇编一样的地方:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 jmp     02C633E8        ;call to the jitted Method2()
00955268 add     eax,0E8040000h  ;ignore this and the rest
                                 ;as !u thinks it as code

在此地点,唯有初始陆个字节是代码,剩余字节包罗了Method2的方法描述的数额。“!u”命令不知底那或多或少,所以生成的是乱套的代码,你能够忽略七个字节后的有着东西。

CodeOrIL在JIT编写翻译前包涵IL中艺术完成的相持虚地址(Relative Virtual
Address
,LANDVA)。此域用作标识,表示是不是IL。在按供给编写翻译后,CL帕杰罗使用编写翻译后的代码地址更新此域。让大家从列出的函数中挑选三个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编写翻译前后的法门描述的从头到尾的经过:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
IL RVA : 00002068

编写翻译后,方法描述的内容如下:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
Method VA : 02c633e8

艺术的那几个标识域的编码包括了法子的类型,比如静态,实例,接口方法恐怕COM达成。让大家看方法表此外2个纷繁芜杂的地点:接口完成。它包裹了布局进程具备的目迷五色,让托管情况感到那或多或少看起来轻松。然后,大家将表明接口怎样开始展览布局和基于接口的不贰秘籍分派的妥当工作章程。

接口虚表图和接口图(Interface Vtable Map and Interface Map)

在艺术表的第1贰字节偏移处是3个根本的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向贰个施用程序域等级次序的映射表,该表以进度档案的次序的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第三遍加载时创设。每一种接口的落实都在接口虚表中有一个笔录。假如MyInterface一被八个类实现,在接口虚表表中就有五个记录。该记录会反向指向MyClass方法表内含的子表的初步地方,如图9所示。那是接口方法分派发生时利用的引用。接口虚表是依附方法表内含的接口图新闻创设,接口图在艺术表布局进程中基于类的元数据创造。1旦类型加载成功,唯有接口虚表用于方法分派。

第三八字节地方的接口图会指向内含在点子表中的接口信息记录。在这种气象下,对MyClass达成的多个接口中的每3个都有两条记下。第1条接口音信记录的开始5个字节指向MyInterface1的体系句柄(见图9图10)。接着的WO帕杰罗D(二字节)被2个标识占用(0象征从父类派生,1代表由方今类达成)。在表明后的WOKoleosD是多少个发端槽(Start
Slot),被类加载器用来布局接口完成的子表。对于MyInterface二,起始槽的值为4(从0开端编号),所以槽⑤和陆指向落成;对于MyInterface2,开始槽的值为陆,所以槽七和八指向达成。类加载器会在须要时复制槽来产生这么的服从:每种接口有自身的兑现,不过物理映射到平等的不二等秘书技描述。在MyClass中,MyInterface1.Method2和MyInterface2.Method二会指向同样的落到实处。

基于接口的措施分派通过接口虚表进行,而直接的艺术分派通过保留在相继槽的艺术描述地址进行。如以前谈起,.NET框架使用fastcall的调用约定,初始一个参数在大概的时候一般经过ECX和EDX寄存器传递。实例方法的第叁个参数总是this指针,所以通过ECX寄存器传送,可以在“mov
ecx,esi”语句看到这点:

mi1.Method1();
mov    ecx,edi                 ;move "this" pointer into ecx
mov    eax,dword ptr [ecx]     ;move "TypeHandle" into eax
mov    eax,dword ptr [eax+0Ch] ;move IVMap address into eax at offset 12
mov    eax,dword ptr [eax+30h] ;move the ifc impl start slot into eax
call   dword ptr [eax]         ;call Method1

mc.Method1();
mov    ecx,esi                 ;move "this" pointer into ecx
cmp    dword ptr [ecx],ecx     ;compare and set flags
call   dword ptr ds:[009552D8h];directly call Method1

那一个反汇编呈现了平昔调用MyClass的实例方法未有利用偏移。JIT编写翻译器把办法描述的地址间接写到代码中。基于接口的分担通过接口虚表产生,和直接分派相比较需求部分附加的授命。叁个发令用来获取接口虚表的地址,另贰个到手格局槽表中的接口达成的早先槽。而且,把贰个目的实例调换为接口只需求拷贝this指针到对象的变量。在图第22中学,语句“mi壹=mc”使用三个指令把mc的靶子引用拷贝到mi①。

虚分派(Virtual Dispatch)

以往大家看看虚分派,并且和依赖接口的分担进行相比。以下是图3中MyClass.Method三的虚函数调用的反汇编代码:

mc.Method3();
Mov    ecx,esi               ;move "this" pointer into ecx
Mov    eax,dword ptr [ecx]   ;acquire the MethodTable address
Call   dword ptr [eax+44h]   ;dispatch to the method at offset 0x44

虚分派总是通过一个固定的槽编号发生,和艺术表指针在特定的类(类型)落成等级次序非亲非故。在艺术表布局时,类加载器用覆盖的子类的贯彻代替父类的贯彻。结果,对父对象的点子调用被分派到子对象的达成。反汇编显示了分派通过八号槽发生,能够在调节和测试器的内部存款和储蓄器窗口(如图10所示)和DumpMT的输出看到那或多或少。

静态变量(Static Variables)

静态变量是艺术表数据结构的重要组成都部队分。作为艺术表的一片段,它们分配在情势表的槽数组后。全数的本来面目静态类型是内联的,而对此组织和引用的品类的静态值对象,通在句柄表中开创的对象引用来针对。方法表中的指标引用指向应用程序域的句柄表的靶子引用,它引用了堆上创造的靶子实例。壹旦创造后,句柄表内的对象引用会使堆上的指标实例保持生存,直到应用程序域被卸载。在图9
中,静态字符串变量str指向句柄表的对象引用,后者指向GC堆上的MyString。

EEClass

EEClass在艺术表创造前开首生活,它和格局表组成起来,是连串表明的CLGL450版本。实际上,EEClass和方法表逻辑上是二个数据结构(它们一同表示三个等级次序),只可是因为使用频度的不如而被分手。平常应用的域放在方法表,而不时常应用的域在EEClass中。那样,需求被JIT编写翻译函数使用的音信(如名字,域和偏移)在EEClass中,不过运维时必要的消息(如虚表槽和GC音讯)在措施表中。

对每一个档期的顺序会加载二个EEClass到利用程序域中,包含接口,类,抽象类,数组和结构。每一种EEClass是八个被执行引擎追踪的树的节点。CLPAJERO使用那么些网络在EEClass结构中浏览,其指标蕴含类加载,方法表布局,类型验证和类型调换。EEClass的子-父关系基于继承等级次序创立,而父-子关系基于接口档案的次序和类加载顺序的叁结合。在执行托管代码的长河中,新的EEClass节点被参加,节点的涉嫌被补充,新的涉嫌被确立。在互联网中,相邻的EEClass还或者有1个水准的涉及。EEClass有五个域用于管理被加载类型的节点关系:父类(Parent
Class),相邻链(sibling chain)和子链(children
chain)。关于图4中的MyClass上下文中的EEClass的语义,请参见图13

图13只浮现了和那个研究有关的一些域。因为我们忽视了布局中的一些域,大家从没在图中妥贴显示偏移。EEClass有3个直接的对于措施表的引用。EEClass也本着在私下认可使用程序域的屡屡堆分配的章程描述块。在章程表创制时,对进度堆上分配的域描述列表的八个引用提供了域的布局音信。EEClass在动用程序域的低频堆分配,那样操作系统能够更加好的拓展内部存款和储蓄器分页管理,由此减少了劳作集。

图13 EEClass 布局

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图13中的其它域在MyClass(图3)的上下文的意义不言自明。大家未来看望使用SOS输出的EEClass的真的的大要内部存款和储蓄器。在mc.Method1代码行设置断点后,运维图叁的次序。首先利用命令Name2EE得到MyClass的EEClass的地址。

!Name2EE C:WorkingtestClrInternalsSample1.exe MyClass

MethodTable: 009552a0
EEClass: 02ca3508
Name: MyClass

Name2EE的第2个参数时模块名,能够从DumpDomain命令得到。今后大家猎取了EEClass的地址,大家输出EEClass:

!DumpClass 02ca3508
Class Name : MyClass, mdToken : 02000004, Parent Class : 02c4c3e4
ClassLoader : 00163ad8, Method Table : 009552a0, Vtable Slots : 8
Total Method Slots : a, NumInstanceFields: 0,
NumStaticFields: 2,FieldDesc*: 00955224

      MT    Field   Offset  Type           Attr    Value    Name
009552a0  4000001   2c      CLASS          static 00a8198c  str
009552a0  4000002   30      System.UInt32  static aaaaaaaa  ui

图13和DumpClass的输出看起来完全一致。元数据令牌(metadata
token,mdToken)表示了在模块PE文件中映射到内存的元数据表的MyClass索引,父类指向System.Object。从相邻链指向名称为Program的EEClass,能够领略图1三显示的是加载Program时的结果。

MyClass有几个虚表槽(可以被虚分派的格局)。尽管Method1和Method2不是虚方法,它们得以在经过接口进行摊派时被感觉是虚函数并进入到列表中。把.cctor和.ctor加入到列表中,你会博得总共13个格局。最终列出的是类的七个静态域。MyClass没有实例域。其余域不言自明。

结论

咱俩关于CL汉兰达一些最着重的内在的探赜索隐旅程终于终止了。显然,还会有为数非常多主题素材须求涉及,而且要求在更加深的层系上批评,可是我们盼望那足以协助你见到事物怎么样行事。这里提供的不在少数的音信恐怕会在.NET框架和CL昂科拉的新生版本中改造,不过固然本文提到的CL奇骏数据结构只怕更动,概念应该保持不改变。

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