咱俩会采用由C

原稿地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx
初稿发布日期: 9/19/2006
初稿已经被 Microsoft
删除了,搜罗进度中开掘众多稿子图都不全,那是因为原著的图都不全,所以特收罗完整全文。

目录

前言

  • SystemDomain, SharedDomain, and DefaultDomain。
  • 对象布局和内部存款和储蓄器细节。
  • 方法表布局。
  • 主意分派(Method dispatching)。

因为国有语言运营时(CLMurano)将要成为在Windows上创办应用程序的主演级基础架构,
多通晓点关于CL奥迪Q3的纵深认知会帮助你营造高速的, 工业级健壮的使用程序.
在那篇小说中, 大家会浏览,调查CLEscort的内在精神, 包涵对象实例布局,
方法表的布局, 方法分派, 基于接口的分担, 和五光十色的多少结构.

咱俩会选择由C#写成的特别轻巧的代码示例,
所以任何对编程语言的隐式引用都是以C#语言为指标的.
钻探的有个别数据结商谈算法会在Microsoft® .NET Framework 2.0中改造,
不过大比非常多的概念是不会变的. 我们会采纳Visual Studio® .NET 2004Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些数量结构.
SOS能够掌握CLCR-V内部的数据结构, 能够dump出有用的新闻. 通篇,
大家构和谈在Shared Source CLI(SSCLI)中有着相关落到实处的类, 你能够从
http://msdn.microsoft.com/net/sscli 下载到它们.

图表1 会扶助您在寻找一些布局的时候到SSCLI中的新闻.

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

在我们开头前,请留神:本文提供的音讯只对在X86平台上运维的.NET Framework
1.1得力(对于Shared Source CLI
1.0也相当多适用,只是在有些交互操作的景色下必须注意例外),对于.NET
Framework
2.0会有变动,所以请不要在创设软件时重视于这么些内部结构的不改变性。

CL福特Explorer运维程序(Bootstrap)创设的域

在CLQashqai试行托管代码的率先行代码前,会创建八个利用程序域。其中多个对于托管代码以致CLKoleos宿主程序(CLR
hosts)都以不可知的。它们只好由CL中华V运维进度创建,而提供CLLacrosse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)和分享域(Shared
Domain),都以应用了单件(Singleton)情势。第4个域是缺省应用程序域(Default
AppDomain),它是二个AppDomain的实例,也是独一的有命名的域。对于简易的CL传祺宿主程序,比如调控台程序,暗中认可的域名由可进行映象文件的名字组成。其余的域能够在托管代码中央银行使AppDomain.CreateDomain方法创立,或许在非托管的代码中动用ICOCR-VRuntimeHost接口创制。复杂的宿主程序,比如ASP.NET,对于特定的网址会基于应用程序的数据创造多个域。

图 2 由CL景逸SUV运维程序创设的域 ↓

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系统域(System Domain)

系统域肩负成立和早先化分享域和暗中同意使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入分享域,并且尊敬进程范围之中选择的满含只怕显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework
1.第11中学的贰个优化脾气,它的拍卖措施显得有一点昏头转向,因为CL中华V未有给程序集时机选取此天性。尽管如此,由于在享有的施用程序域中对三个一定的标志只保留二个应和的字符串,此脾气能够省去内存空间。

系统域还担当爆发进程范围的接口ID,并用来创建各个应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在经过中保持跟踪全体域,并落实加载和卸载应用程序域的法力。

共享域(Shared Domain)

不无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以不能缺少的。它会被机关加载到分享域中。系统命名空间的为主项目,如Object,
ValueType, Array, Enum, String, and
Delegate等等,在CL传祺运转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些域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时选择由CLEscort宿主程序钦赐的LoaderOptimization特性。调节台程序也得以加载代码到共享域中,方法是应用System.LoaderOptimizationAttribute性格注解Main方法。分享域还管理贰个运用营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,那些程序集被加载到私下认可域(DefaultDomain)和任何在托管代码中开创的施用程序域。非分享的用户代码被加载到暗许域。

默认域(Default Domain)

默许域是行使程序域(AppDomain)的四个实例,一般的应用程序代码在内部运营。就算有些应用程序须求在运作时创建额外的施用程序域(比如有些使用插件,plug-in,架构或然拓展第一的运作时期码生成专门的学业的应用程序),超过四分之二的应用程序在运作时期只创立八个域。全数在此域运营的代码都以在域档案的次序上有上下文限制。要是二个应用程序有七个利用程序域,任何的域间访谈会通过.NET
Remoting代理。额外的域内上下文限制新闻能够利用System.ContextBoundObject派生的门类创造。种种应用程序域有协和的鹤壁描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和暗许上下文(DefaultContext),还应该有团结的加载器堆(高频堆,低频堆和代办堆),句柄表,接口虚表管理器和顺序集缓存。

加载器堆(Loader Heaps)

加载器堆的效果与利益是加载区别的运营时CL汉兰达部件和优化在域的整整生命期内设有的构件。这几个堆的增进基于可预测块,那样能够使碎片最小化。加载器堆不一致于垃圾回收堆(或然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。日常访谈的预制构件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在屡屡堆上,而相当少访谈的数据结构如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谈安全性(code
access security, CAS)的代理部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高档案的次序理解域后,我们希图看看它们在三个轻易的应用程序的内外文中的轮廓细节,见
图3。大家在程序运转时停在mc.Method1(),然后利用SOS调节和测量检验器扩大命令DumpDomain来输出域的消息。(请查看
Son of
Strike
摸底SOS的加载新闻)。这里是编写制定后的输出:

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,萨姆ple1.exe,被加载到一个名称叫”萨姆ple1.exe”的运用程序域。Mscorlib.dll被加载到分享域,但是因为它是基本系统库,所以也在系统域中列出。种种域会分配贰个往往堆,低频堆和代理堆。系统域和共享域使用一样的类加载器,而暗中同意应用程序使用本人的类加载器。

输出没有显示加载器堆的保存尺寸和已交付尺寸。高频堆的起首化大小是32KB,每便提交4KB。SOS的输出也尚未突显接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。各个域有三个接口虚表堆(简称为IVMap),由友好的加载器堆在域初步化阶段成立。IVMap保留大小是4KB,先导时提交4KB。我们将会在此起彼伏部分研商项目布局时探究IVMap的意义。

图2
展现暗中认可的历程堆,JIT代码堆,GC堆(用于小目的)和大目的堆(用于大小相等依然超越85000字节的目的),它表明了那个堆和加载器堆的语义差距。即时(just-in-time,
JIT)编写翻译器产生x86指令何况保留到JIT代码堆中。GC堆和大目的堆是用来托管对象实例化的垃圾回收堆。

类型原理

品种是.NET编制程序中的基本单元。在C#中,类型能够选拔class,struct和interface关键字打开宣示。大相当多系列由程序员显式创设,然而,在专门的互相操作(interop)意况和远程对象调用(.NET
Remoting)场所中,.NET
CL翼虎会隐式的发生类型,这个发生的种类涵盖COM和平运动转时可调用封装及传输代理(Runtime
Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

大家经过八个暗含对象援用的栈开首切磋.NET类型原理(标准地,栈是三个指标实例伊始生命期的地点)。
图4中展现的代码包蕴多个大约的顺序,它有一个调控台的入口点,调用了一个静态方法。Method1创制一个SmallClass的花色实例,该品种涵盖二个字节数组,用于演示怎样在大指标堆创设对象。尽管那是一段无聊的代码,不过足以帮助大家进行研究。

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 显示了甘休在Create方法”return smallObj;”
代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用规范,它表达在也许的情况下将函数参数通过寄存器传递,而别的参数依据从右到左的顺序入栈,然后由被调用函数达成出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。援引类型变量如smallObj以确定地点大小(4字节DWOXC60D)保存在栈中,包含了在相似GC堆中分红的对象的地方。对于古板C++,那是指标的指针;在托管世界中,它是指标的援用。不管如何,它含有了二个指标实例的地方,我们将应用术语对象实例(ObjectInstance)描述对象援引指向地址地方的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结议和堆

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诚如GC堆上的smallObj对象实例饱含一个名称为 _largeObj
的字节数组(注意,图中显示的轻重为85016字节,是事实上的储备大小)。CLR对超过或等于8四千字节的靶子的管理和小指标分歧。大指标在大目的堆(LOH)上分红,而小目的在形似GC堆上创制,那样可以优化对象的分红和回收。LOH不会削减,而GC堆在GC回收时进行削减。还应该有,LOH只会在一同GC回收时被回收。

smallObj的对象实例包括类型句柄(TypeHandle),指向对应品种的方法表。每种申明的种类有叁个方法表,而一样体系的有所目的实例都指向同几个方法表。它包括了品种的天性信息(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,指向相应达成的槽表。

情势表指向二个名字为EEClass的最首要数据结构。在点子表创造前,CLCR-V类加载器从元数据中开创EEClass。
图4中,SmallClass的不二秘诀表指向它的EEClass。这个协会指向它们的模块和程序集。方法表和EEClass一般分配在共享域的加载器堆。加载器堆和选取程序域关联,这里提到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,暗中同意的应用程序域不会被卸载,所以那几个代码的生存期是截止CLENVISION关闭截至。

对象实例

正如我辈说过的,全数值类型的实例或然隐含在线程栈上,只怕隐含在 GC
堆上。全部的引用类型在 GC 堆可能 LOH 上创建。图 6
呈现了一个卓越的靶子布局。二个指标能够透过以下门路被援引:基于栈的局地变量,在相互操作照旧平台调用情况下的句柄表,贮存器(实践格局时的
this 指针和措施参数),具有终结器( finalizer )方法的指标的终结器队列。
OBJECTREF 不是指向指标实例的启幕地方,而是有叁个 DWOENCORED 的偏移量( 4
字节)。此 DWOEnclaveD 称为对象头,保存贰个对准 SyncTableEntry 表的目录(从 1
起始计数的 syncblk
编号。因为通过索引实行连接,所以在急需扩大表的轻重时, CLLAND能够在内部存款和储蓄器中活动这一个表。 SyncTableEntry 维护三个反向的弱引用,以便 CLEvoque可以追踪 SyncBlock 的全体权。弱引用让 GC
能够在向来不任何强援用存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保留了一个对准
SyncBlock
的指针,包罗了比非常少需求被八个对象的有所实例使用的可行的消息。那么些消息包蕴对象锁,哈希编码,任何转变层
(thunking) 数据和选择程序域的目录。对于绝大好多的靶子实例,不会为实在的
SyncBlock 分配内部存款和储蓄器,并且 syncblk 编号为 0 。那点在推行线程遇到如
lock(obj) 也许 obj.GetHashCode 的话语时会爆发变化,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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在以上代码中, smallObj 会采用 0 作为它的开首的 syncblk 编号。 lock
语句使得 CL巴博斯 CL级 创立三个 syncblk 入口并运用相应的数值更新对象头。因为 C#
的 lock 关键字会扩张为 try-finally 语句并应用 Monitor 类,二个看作同步的
Monitor 对象在 syncblk 上创建。堆 GetHashCode
的调用会动用对象的哈希编码扩充 syncblk 。
在 SyncBlock 中有别的的域,它们在 COM 交互操作和封送委托( marshaling
delegates )到非托管代码时选择,不过这和卓绝的对象用处无关。
类别句柄紧跟在对象实例中的 syncblk
编号后。为了维持再而三性,小编会在证实实例变量后切磋类型句柄。实例域(
Instance 田野先生)的变量列表紧跟在品种句柄后。暗中同意处境下,实例域会以内部存款和储蓄器最有效行使的不二等秘书技排列,那样只须要最少的作为对齐的填充字节。
7
的代码显示了 SimpleClass 包括有部分见仁见智尺寸的实例变量。

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 呈现了在 Visual Studio 调节和测量试验器的内部存款和储蓄器窗口中的二个 SimpleClass
对象实例。大家在图 7 的 return 语句处设置了断点,然后采纳 ECX
存放器保存的 simpleObj 地址在内部存款和储蓄器窗口彰显对象实例。前 4 个字节是 syncblk
编号。因为大家未有用别样共同代码应用此实例(也从不访谈它的哈希编码),
syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的对象实例,指向起先地点的 4
个字节的偏移处。字节变量 b1,b2,b3 和 b4 被多个接三个的排列在联合。五个short 类型变量 s1 和 s2 也被排列在同步。字符串变量 str 是贰个 4 字节的
OBJECTREF ,指向 GC
堆中分红的实际的字符串实例。字符串是二个专程的体系,因为有着包罗一样文字标识的字符串,会在先后集加载到进程时指向一个大局字符串表的均等实例。那么些进度称为字符串驻留(
string interning ),设计目标是优化内部存款和储蓄器的运用。我们从前早就提过,在 NET
Framework 1.1 中,程序集不能接纳是还是不是选择那么些进度,即便今后版本的 CLPAJERO恐怕会提供这样的力量。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
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因而私下认可景况下,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。在相互操作的情景下,词典顺序必须被保存到内部存款和储蓄器中,那时可以接纳StructLayoutAttribute 性子,它有二个 LayoutKind 的枚举类型作为参数。
LayoutKind.Sequential 可以为被封送( marshaled
)数据保持词典顺序,就算在 .NET Framework 1.第11中学,它从未影响托管的布局(不过 .NET Framework 2.0
大概会如此做)。在竞相操作的情状下,尽管你实在须要相当的填充字节和呈现的调节域的一一,
LayoutKind.Explicit 能够和域等级次序的 FieldOffset 性格一齐行使。

看完底层的内部存储器内容后,大家运用 SOS 看看对象实例。三个卓有成效的授命是
DumpHeap
,它能够列出全部的堆内容和三个特地类型的保有实例。无需信赖存放器,
DumpHeap 能够来得大家创造的独一三个实例的地方。

!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

指标的总大小是 36 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只包罗多个DWOHavalD 的目的引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 28 字节,其余 8
个字节包蕴项目句柄( 4 字节)和 syncblk 编号( 4 字节)。找到 simpleObj
实例的地址后,我们可以动用 DumpObj 命令输出它的从头到尾的经过,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私下认可布局使用 LayoutType.Auto
(对于组织选择 LayoutType.Sequential
);由此类加载注重新排列实例域以最小化填充字节。大家能够使用 ObjSize
来输出包蕴被 str 实例占用的长空,如下所示:

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

假设你从目的图的大局大小( 72 字节)减去 SimpleClass 的大大小小( 36
字节),就能够猎取 str 的分寸,即 36 字节。让我们输出 str
实例来验证那些结果:

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

借使你将字符串实例的轻重缓急(36字节)加上SimpleClass实例的大大小小(36字节),就足以猎取ObjSize命令报告的总大小72字节。

请留神ObjSize不带有syncblk结构占用的内存。何况,在.NET Framework
1.第11中学,CL奥德赛不领悟非托管能源占用的内存,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;由此它们不会被那几个命令报告。

针对方法表的门类句柄在syncblk编号后分配。在指标实例创造前,CL普拉多查看加载类型,若无找到,则进行加载,得到方法表地址,创建对象实例,然后把项目句柄值追加到对象实例中。JIT编写翻译器发生的代码在开始展览格局分派时选拔项目句柄来恒定方法表。CL哈弗在供给史可以经过艺术表反向访问加载类型时选择项目句柄。

Son of Strike
SOS调节和测量检验器扩大程序用于本文化的呈现CL福特Explorer数据结构的剧情,它是 .NET
Framework 安装程序的一部分,位于
%windir%\Microsoft.NET\Framework\v1.1.4322。SOS加载到进度在此以前,在
Visual Studio 中启用托管代码调节和测验。 增多 SOS.dll
所在的文书夹到PATH情状变量中。 加载 SOS.dll, 然后安装三个断点, 张开
Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中施行 .load
sos.dll。使用 !help
获取调节和测量检验相关的部分发令,关于SOS越多消息,参谋这里

方法表

种种类和实例在加载到利用程序域时,会在内部存款和储蓄器中通过措施表来表示。那是在对象的率先个实例创造前的类加载活动的结果。对象实例表示的是景况,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爆发的照耀到内部存款和储蓄器的元数据结构(metadata
structures)。方法表满含的消息和外挂的音讯能够通过System.Type访问。指向方法表的指针在托管代码中得以经过Type.RuntimeTypeHandle属性获得。对象实例包罗的品类句柄指向方法表开头地方的偏移处,偏移量暗中同意情况下是12字节,满含了GC新闻。我们不筹算在此间对其进行座谈。

图 9
呈现了办法表的出人头地布局。大家会评释项目句柄的一部分生死攸关的域,可是对于截然的列表,请参见此图。让我们从基实例大小(Base
Instance Size)开端,因为它一直关乎到运维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结的靶子的轻重,基于代码中宣称的域。在此以前曾经钻探过,当前GC的达成必要一个最少12字节的靶子实例。倘若多个类未有定义任何实例域,它至少含有额外的4个字节。另外的8个字节被对象头(恐怕含有syncblk编号)和系列句柄占用。再说叁遍,对象的尺寸会惨遭StructLayoutAttribute的影响。

看看图3中展现的MyClass(有七个接口)的点子表的内部存款和储蓄器快速照相(Visual
Studio .NET
二〇〇三内部存储器窗口),将它和SOS的出口举行比较。在图9中,对象大小位于4字节的摇曳处,值为12(0x0000000C)字节。以下是SOS的DumpHeap命令的输出:

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

方法槽表(Method Slot Table)

在点子表中蕴藏了二个槽表,指向各种艺术的陈述(MethodDesc),提供了类别的行为技艺。方法槽表是基于方法达成的线性链表,遵照如下顺序排列:承接的虚方法,引进的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在这几天类,父类和接口的元数据中遍历,然后创制方法表。在排列进程中,它替换全体的被覆盖的虚方法和被埋伏的父类方法,创造新的槽,在急需时复制槽。槽复制是少不了的,它能够让各样接口有友好的纤维的vtable。然则被复制的槽指向平等的物理达成。MyClass包括接口方法,二个类构造函数(.cctor)和目的构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编写翻译器为富有未有显式定义构造函数的指标自动生成。因为我们定义并伊始化了多个静态变量,编写翻译器会转变一个类构造函数。图10显示了MyClass的办法表的布局。布局展现了十二个办法,因为Method2槽为接口IVMap实行了复制,下边大家会举行切磋。图11呈现了MyClass的措施表的SOS的出口。

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()

其余项指标初阶4个办法总是ToString, Equals, GetHashCode, and
Finalize。那么些是从System.Object承袭的虚方法。Method2槽被开始展览了复制,可是都对准同样的点子描述。代码突显定义的.cctor和.ctor会分别和静态方法和实例方法分在一组。

主意描述(MethodDesc)

格局描述(MethodDesc)是CL大切诺基知道的方法实现的多少个包装。有二种档期的顺序的法子描述,除了用于托管完结,分别用于分化的相互操作实现的调用。在本文中,大家只考查图3代码中的托管方法描述。方法描述在类加载进程中发出,早先化为指向IL。每种方法描述包涵三个预编写翻译代理(PreJitStub),担当触发JIT编译。图12显示了二个独立的布局,方法表的槽实际上指向代理,并不是实际的艺术描述数据结构。对于实际的不二等秘书技描述,这是-5字节的舞狮,是种种方法的8个叠合字节的一有的。那5个字节包涵了调用预编写翻译代理程序的指令。5字节的挥舞可以从SOS的DumpMT输出从观望,因为方法描述总是方法槽表指向的职分前边的5个字节。在率先次调用时,会调用JIT编写翻译程序。在编译实现后,蕴涵调用指令的5个字节会被跳转到JIT编写翻译后的x86代码的白白跳转指令覆盖。

图 12办法描述

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图12的法子表槽指向的代码进行反汇编,展现了对预编写翻译代理的调用。以下是在
Method2 被JIT编写翻译前的反汇编的简化彰显。

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

前几天我们进行此办法,然后反汇编同样的地址:

!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

在此地方,唯有初叶5个字节是代码,剩余字节包括了Method2的方法描述的数码。“!u”命令不知底那点,所以生成的是乱套的代码,你能够忽略5个字节后的持有东西。

CodeOrIL在JIT编写翻译前带有IL中艺术落成的对峙虚地址(Relative Virtual
Address
,CRUISERVA)。此域用作标记,表示是还是不是IL。在按必要编写翻译后,CLSportage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二个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编译前后的诀窍描述的内容:

!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,方法描述的剧情如下:

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

措施的这些标记域的编码满含了法子的种类,举个例子静态,实例,接口方法依然COM完毕。让大家看方法表其它一个犬牙相制的方面:接口完毕。它包裹了布局进度具备的繁杂,让托管意况感到那点看起来轻巧。然后,大家将表达接口怎么样进行布局和依照接口的格局分派的确切职业章程。

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

在格局表的第12字节偏移处是三个尤为重要的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向一个利用程序域档案的次序的映射表,该表以进度档次的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第四回加载时成立。每种接口的贯彻都在接口虚表中有叁个记下。假诺MyInterface1被三个类达成,在接口虚表表中就有三个记录。该记录会反向指向MyClass方法表内含的子表的起首地方,如图9所示。那是接口方法分派发生时选取的援引。接口虚表是基于方法表内含的接口图音讯成立,接口图在艺术表布局过程中基于类的元数据创制。一旦类型加载成功,唯有接口虚表用于方法分派。

第28字节地点的接口图会指向内含在章程表中的接口消息记录。在这种情景下,对MyClass达成的八个接口中的每种皆有两条记下。第一条接口音讯记录的起始4个字节指向MyInterface1的等级次序句柄(见图9图10)。接着的WOPRADOD(2字节)被三个表明占用(0代表从父类派生,1意味着由近来类完结)。在证明后的WO景逸SUVD是三个起始槽(Start
Slot),被类加载器用来布局接口实现的子表。对于MyInterface2,初始槽的值为4(从0开端编号),所以槽5和6指向完成;对于MyInterface2,伊始槽的值为6,所以槽7和8指向完结。类加载器会在要求时复制槽来发生那样的功力:每一种接口有自个儿的实现,然则物理映射到同一的格局描述。在MyClass中,MyInterface1.Method2和MyInterface2.Method2会指向一样的贯彻。

依靠接口的艺术分派通过接口虚表进行,而直白的艺术分派通过保留在相继槽的不二等秘书诀描述地址实行。如此前谈起,.NET框架使用fastcall的调用约定,伊始2个参数在大概的时候一般通过ECX和EDX寄放器传递。实例方法的首先个参数总是this指针,所以经过ECX存放器传送,可以在“mov
ecx,esi”语句看到这一点:

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

澳门皇冠官网app,这一个反汇编显示了直接调用MyClass的实例方法未有应用偏移。JIT编写翻译器把办法描述的地点直接写到代码中。基于接口的分担通过接口虚表产生,和一贯分派相比须要部拾分加的授命。二个限令用来博取接口虚表的地方,另贰个收获方式槽表中的接口达成的上马槽。并且,把一个指标实例转换为接口只须求拷贝this指针到对象的变量。在图第22中学,语句“mi1=mc”使用贰个限令把mc的目的引用拷贝到mi1。

虚分派(Virtual Dispatch)

今后我们看看虚分派,何况和依靠接口的分担举行相比较。以下是图3中MyClass.Method3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

虚分派总是通过三个恒定的槽编号发生,和方式表指针在一定的类(类型)达成档期的顺序非亲非故。在议程表布局时,类加载器用覆盖的子类的落实替代父类的落到实处。结果,对父对象的章程调用被分摊到子对象的兑现。反汇编突显了分派通过8号槽发生,能够在调节和测量试验器的内部存款和储蓄器窗口(如图10所示)和DumpMT的出口看到那或多或少。

静态变量(Static Variables)

静态变量是办法表数据结构的重大组成都部队分。作为艺术表的一有的,它们分配在措施表的槽数组后。全体的原本静态类型是内联的,而对于组织和援引的类型的静态值对象,通在句柄表中创造的目的引用来针对。方法表中的靶子引用指向应用程序域的句柄表的对象援引,它引用了堆上创造的对象实例。一旦创设后,句柄表内的指标援用会使堆上的靶子实例保持生存,直到应用程序域被卸载。在图9
中,静态字符串变量str指向句柄表的靶子引用,后面一个指向GC堆上的MyString。

EEClass

EEClass在措施表创立前开首生活,它和办法表组成起来,是类别声明的CL宝马X5版本。实际上,EEClass和措施表逻辑上是二个数据结构(它们一齐表示二个品类),只可是因为使用频度的两样而被分手。平日选用的域放在方法表,而不平时使用的域在EEClass中。这样,要求被JIT编写翻译函数使用的音讯(如名字,域和摇头)在EEClass中,不过运营时须求的音信(如虚表槽和GC新闻)在章程表中。

对每四个品类会加载贰个EEClass到利用程序域中,富含接口,类,抽象类,数组和结构。每一种EEClass是三个被推行引擎追踪的树的节点。CL福特Explorer使用这一个网络在EEClass结构中浏览,其目标富含类加载,方法表布局,类型验证和类型转变。EEClass的子-父关系基于承接档案的次序建构,而父-子关系基于接口档案的次序和类加载顺序的构成。在实行托管代码的长河中,新的EEClass节点被投入,节点的关系被填补,新的关系被确立。在互连网中,相邻的EEClass还应该有一个水准的涉嫌。EEClass有四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,请参考图13

图13只呈现了和那几个研究有关的一些域。因为大家忽略了布局中的一些域,大家并未有在图中正好突显偏移。EEClass有三个间接的对于艺术表的援用。EEClass也针对在暗中认可使用程序域的反复堆分配的法子描述块。在章程表创立时,对进度堆上分配的域描述列表的二个引用提供了域的布局音信。EEClass在应用程序域的低频堆分配,这样操作系统可以越来越好的拓展内存分页管理,因此削减了劳作集。

图13 EEClass 布局

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图13中的别的域在MyClass(图3)的上下文的意思不在话下。大家未来拜望使用SOS输出的EEClass的的确的情理内部存款和储蓄器。在mc.Method1代码行设置断点后,运维图3的先后。首先利用命令Name2EE得到MyClass的EEClass的地点。

!Name2EE C:WorkingtestClrInternalsSample1.exe MyClass

MethodTable: 009552a0
EEClass: 02ca3508
Name: MyClass

Name2EE的首先个参数时模块名,能够从DumpDomain命令获得。今后大家获取了EEClass的地址,我们输出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的出口看起来完全等同。元数据令牌(metadata
token,mdToken)表示了在模块PE文件中映射到内部存款和储蓄器的元数据表的MyClass索引,父类指向System.Object。从相邻链指向名字为Program的EEClass,能够了然图13显得的是加载Program时的结果。

MyClass有8个虚表槽(能够被虚分派的法门)。就算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步向到列表中。把.cctor和.ctor插手到列表中,你会拿走总共11个办法。最终列出的是类的两个静态域。MyClass未有实例域。其余域不问可知。

结论

咱俩关于CLLX570一些最首要的内在的商讨旅程终于截至了。鲜明,还恐怕有非常多主题材料要求涉及,何况要求在越来越深的档次上商讨,不过大家意在那足以扶助您见到事物怎样工作。这里提供的多数的音信可能会在.NET框架和CL福特Explorer的新兴版本中改换,可是尽管本文提到的CLRubicon数据结构或者更换,概念应该保持不改变。

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