您真的了解類型轉換嗎？請止步，求解！

2011-08-24 23:57 空逸云閱讀(4675) 評論(100) 收藏舉報

前陣子，一名同事問及類型轉換的問題，我也僅僅說出目前自己的了解。但回頭想想，其中的確大有學問，以前只看到了表面，其內在的表現如何，苦苦翻書，Google幾番之后，依然無所收獲，故大膽寫下，求園中各位大牛不吝解答。

類型轉換的疑惑

首先，我們知道類型轉換也就那點事（表面的說），總歸而言，C#下有幾種轉換，裝箱，拆箱，向上類型轉換，向下類型轉換，平行類型轉換幾種。這幾種的區別目前也不細說了，感興趣的童鞋可移步C# 裝箱和拆箱[整理],向上類型轉換，向下類型轉換，平行類型(.Net本質論79頁-運行時的類型)。

依照以往的知識，現在我們假設有一個Person類，再有一個Employee類，Employee繼承Person，聲明一個Employee的實例，并將其賦給一個Person的實例，由于類型是引用類型，則實際上它們都是指向同一個對象實例。代碼如下：

            Employee kinsen = new Employee("Kinsen", "Chan");
            Person kong = kinsen;

這一點應該是毫無疑問的。問題是，已知在構造一個實例的時候，實際上是在堆棧上開辟一塊空間，這塊空間包含三塊，分別是同步

塊，類型句柄，以及實例具體信息。我們就是通過類型句柄來獲得該實例的具體對象。但此時Person類實例kong指向的是kinsen實例的地址，那么該類型句柄的信息也應該是Employee而非Person的。但偏偏我們卻能正確的獲取到Person的方法，也能正確的執行，看一下代碼

    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee kinsen = new Employee("Kinsen", "Chan");
            kinsen.SayHello();
            Person kong = kinsen;
            kong.SayHello();
        }

        public class Person
        {
            public string FirstName { get; set; }
            public string LastName { get; set; }
            public Person(string firstname, string lastName)
            {
                this.FirstName = firstname;
                this.LastName = lastName;
            }
            public void SayHello()
            {
                Console.WriteLine("Hello,Word");
            }

            public override string ToString()
            {
                return FirstName + " " + LastName;
            }
        }
        public class Employee : Person
        {
            public Employee(string firstname, string lastname) : base(firstname, lastname) { }
            new public void SayHello()
            {
                Console.WriteLine("Hello,Word!My Name is " + base.FirstName);
            }
        }
    }

執行結果如下：

在這里我并沒有采用虛方法，否則結果都是第一個了。可見，即使kong引用的是kinsen，但實際上它執行的還是Person類的方法。那么，到底是從哪里得知kong是Person類對象的呢？再見一個實驗。

            Employee kinsen = new Employee("Kinsen", "Chan");
            kinsen.SayHello();
            Person kong = kinsen;
            kong.SayHello();
            object obj = kong;

            Console.WriteLine(kinsen.GetType());
            Console.WriteLine(kong.GetType());
            Console.WriteLine(obj.GetType());

除了Employee和Person類實例，我們還將kong賦給了一個object，然后輸出實例的類型，結果如下：

可以看到，三個實例的實際類型都是Employee，但是Person類實例的確是執行了Person類的SayHello方法啊。這到底是為什么？

到處尋找答案，在《.Net本質論》79頁中找到這么一段話：

當從一個對象引用的類型轉換到另一個對象引用的類型時，必須考慮兩個類型之間的關系。如果初始化引用的類型被認定與新引用的類型兼容，那么，CLR所要做的轉換只是一個簡單的IA-32 mov指令。這通常出現于這樣的賦值情形中；當一個派生類型的引用到一個直接或間接基類的引用，或則到一個一直兼容的接口引用。

從這段話中，了解到為什么結果三個實例的類型都是Employee，但我想解決的問題還沒解決，為何指向Employee實例引用的Person類實例還能準確的找到它的類型呢？目前我已知的信息如下：

實例地址，也就是線程棧上的地址，它只包含一個指向堆棧引用的指針。

堆棧內存塊，也就是線程棧上保存那個指針指向的地址，它包含三部分，同步快，類型句柄，實例信息。其中類型句柄起到標識該實例所屬類型，所擁有方法表等信息，但現狀是三個實例指向的都是同一個內存地址，也就是它們是一模一樣的。那它們到底是如何識別的？

內存中的表現形式

我再借助SOS來探查具體的信息，稍微改動了下代碼，以便在SOS中更好查看。

        static void Main(string[] args)
        {
            new Program().Run();
        }
        Employee kinsen;
        object obj;
        Person kong;

        public void Run()
        {
            kinsen = new Employee("Kinsen", "Chan");
            kinsen.SayHello();
            kong = kinsen;
            kong.SayHello();
            obj = kong;

            Console.WriteLine(kinsen.GetType());
            Console.WriteLine(kong.GetType());
            Console.WriteLine(obj.GetType());
        }

通過！ClrStack命令得到當前對象的地址

000000000023e7e0 000007ff00190163 DebugTest.ClassConvert.Run()
    PARAMETERS:
        this = 0x00000000023c5ad0

0:000> !dumpobj 0x00000000023c5ad0
Name: DebugTest.ClassConvert
MethodTable: 000007ff00033b68
EEClass: 000007ff00182250
Size: 40(0x28) bytes
 (E:\Projects\ClassConvert.exe)
Fields:
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
000007ff00033d68  4000001        8   DebugTest.Employee  0 instance 00000000023c5b48 kinsen
000007fef43773f8  4000002       10        System.Object  0 instance 00000000023c5b48 obj
000007ff00033ca0  4000003       18     DebugTest.Person  0 instance 00000000023c5b48 kong

這里能看到DebugTest.ClassConvert類有三個實例，分別是kinsen,obj和kong,它們的value都相同（00000000023c5b48），這里

的確與程序中看到的一模一樣，但是注意，它們的MT，也就是方法表卻不一樣了。再分別把他們解析一下。

//Name=kinsen
0:000> !dumpvc 000007ff00033d68  00000000023c5b48 
Name: DebugTest.Employee
MethodTable 000007ff00033d68
EEClass: 000007ff00183498
Size: 32(0x20) bytes
 (E:\Projects\ClassConvert.exe)
Fields:
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
000007fef4377b08  4000004        0        System.String  0 instance 000007ff00033d68 <FirstName>k__BackingField
000007fef4377b08  4000005        8        System.String  0 instance 00000000023c5af8 <LastName>k__BackingField

//Name=obj
0:000> !dumpvc 000007fef43773f8  00000000023c5b48 
Name: System.Object
MethodTable 000007fef43773f8
EEClass: 000007fef3f42200
Size: 24(0x18) bytes
 (C:\Windows\assembly\GAC_64\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)
Fields:

//Name=kong
0:000> !dumpvc 000007ff00033ca0  00000000023c5b48 
Name: DebugTest.Person
MethodTable 000007ff00033ca0
EEClass: 000007ff001833f0
Size: 32(0x20) bytes
 (E:\Projects\ClassConvert.exe)
Fields:
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
000007fef4377b08  4000004        0        System.String  0 instance 000007ff00033d68 <FirstName>k__BackingField
000007fef4377b08  4000005        8        System.String  0 instance 00000000023c5af8 <LastName>k__BackingField