SOS能够精晓CL奥迪Q5内部的数据结构

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

在艺术表的第12字节偏移处是三个重要的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向多个施用程序域档案的次序的映射表,该表以进度档期的顺序的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第三次加载时创设。各样接口的兑现都在接口虚表中有贰个笔录。如若MyInterface1被多个类完毕,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开端地点,如图9所示。那是接口方法分派爆发时采纳的引用。接口虚表是依附方法表内含的接口图音信创造,接口图在艺术表布局进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措施表中的接口音信记录。在这种情状下,对MyClass完结的四个接口中的每三个都有两条记下。第一条接口新闻记录的最初4个字节指向MyInterface1的品类句柄(见图9图10)。接着的WO大切诺基D(2字节)被一个申明占用(0意味从父类派生,1意味由近期类达成)。在表明后的WO帕杰罗D是八个开端槽(Start
Slot),被类加载器用来布局接口达成的子表。对于MyInterface2,开端槽的值为4(从0伊始编号),所以槽5和6指向完结;对于MyInterface2,开始槽的值为6,所以槽7和8指向实现。类加载器会在急需时复制槽来发生这么的效果与利益:各样接口有友好的兑现,然则物理映射到同一的法子描述。在MyClass中,MyInterface1.Method2和MyInterface2.Method2会指向一样的贯彻。

基于接口的格局分派通过接口虚表进行,而直接的法子分派通过保留在所有人家槽的法子描述地址实行。如在此之前提及,.NET框架使用fastcall的调用约定,最早2个参数在大概的时候一般经过ECX和EDX寄放器传递。实例方法的第一个参数总是this指针,所以经过ECX存放器传送,能够在“mov
ecx,esi”语句看到那点:

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

那个反汇编显示了一向调用MyClass的实例方法未有利用偏移。JIT编写翻译器把措施描述的地址间接写到代码中。基于接口的摊派通过接口虚表产生,和直接分派相比较要求部相当加的一声令下。三个下令用来收获接口虚表的地点,另贰个到手形式槽表中的接口达成的启幕槽。并且,把四个目的实例调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的对象引用拷贝到mi1。

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原稿地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx
初稿发表日期: 9/19/二零零六
初稿已经被 Microsoft
删除了,采撷进程中发掘大多篇章图都不全,那是因为原来的文章的图都不全,所以特搜集完整全文。

基实例大小

基实例大小是由类加载器总结的靶子的分寸,基于代码中申明的域。以前已经切磋过,当前GC的贯彻须求贰个起码12字节的靶子实例。即使三个类未有概念任何实例域,它至少含有额外的4个字节。别的的8个字节被对象头(只怕带有syncblk编号)和档次句柄占用。再说一遍,对象的大大小小会惨被StructLayoutAttribute的影响。

看看图3中体现的MyClass(有多个接口)的法子表的内部存款和储蓄器快速照相(Visual
Studio .NET
二零零二内部存款和储蓄器窗口),将它和SOS的输出进行比较。在图9中,对象大小位于4字节的偏移处,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

CLHaval运行程序(Bootstrap)成立的域

在CL奇骏试行托管代码的首先行代码前,会成立多个应用程序域。个中多个对于托管代码以致CL纳瓦拉宿主程序(CLR
hosts)都以不可知的。它们只能由CLCR-V运行进度成立,而提供CL奥迪Q3运行进程的是shim——mscoree.dll和mscorwks.dll
(在多管理器系统下是mscorsvr.dll)。正如 图2
所示,那些域是系统域(System Domain)和分享域(Shared
Domain),都以选择了单件(Singleton)形式。首个域是缺省应用程序域(Default
AppDomain),它是贰个AppDomain的实例,也是无与伦比的有命名的域。对于简易的CLLacrosse宿主程序,比方调节台程序,暗中同意的域名由可实践映象文件的名字组成。另外的域可以在托管代码中动用AppDomain.CreateDomain方法创造,可能在非托管的代码中采纳ICOHighlanderRuntimeHost接口创制。复杂的宿主程序,比如ASP.NET,对于特定的网址会依靠应用程序的多少创立八个域。

图 2 由CL瑞鹰运行程序创建的域 ↓

图片 1

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艺术表来表示。那是在对象的第叁个实例创立前的类加载活动的结果。对象实例表示的是意况,而艺术表表示了作为。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光彩夺目到内部存款和储蓄器的元数据结构(metadata
structures)。方法表包罗的新闻和外挂的音讯方可由此System.Type访谈。指向方法表的指针在托管代码中能够经过Type.RuntimeTypeHandle属性获得。对象实例包罗的品种句柄指向方法表开第四地点的舞狮处,偏移量暗中认可意况下是12字节,包蕴了GC音信。大家不希图在此处对其举办商量。

图 9
呈现了艺术表的特出布局。大家会评释项目句柄的一部分主要的域,但是对于截然的列表,请参见此图。让大家从基实例大小(Base
Instance Size)开始,因为它直接涉及到运转时的内存状态。

图 9 方法表布局

图片 2

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,它们分配在点子表的槽数组后。全体的固有静态类型是内联的,而对此组织和援引的类其余静态值对象,通在句柄表中开创的靶子援用来针对。方法表中的靶子引用指向应用程序域的句柄表的对象援用,它引用了堆上创制的目的实例。一旦成立后,句柄表内的靶子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指向句柄表的靶子援引,后面一个指向GC堆上的MyString。

结论

我们关于CL中华V一些最要紧的内在的探讨旅程终于结束了。明显,还可能有相当多难点亟待涉及,况兼亟需在越来越深的等级次序上斟酌,然则我们希望那足以帮助您看到东西怎么着行事。这里提供的累累的新闻或许会在.NET框架和CLRubicon的新兴版本中改动,但是固然本文提到的CL大切诺基数据结构恐怕更动,概念应该保证不改变。

措施槽表(Method Slot Table)

在方式表中包蕴了二个槽表,指向各种艺术的叙说(MethodDesc),提供了花色的行为工夫。方法槽表是基于方法完毕的线性链表,依据如下顺序排列:承接的虚方法,引入的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在时下类,父类和接口的元数据中遍历,然后成立方法表。在排列进度中,它替换全部的被遮住的虚方法和被埋伏的父类方法,创立新的槽,在急需时复制槽。槽复制是必备的,它能够让各类接口有和谐的细微的vtable。但是被复制的槽指向平等的物理实现。MyClass蕴涵接口方法,三个类构造函数(.cctor)和目的构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编译器为全数没有显式定义构造函数的对象自动生成。因为我们定义并开头化了一个静态变量,编写翻译器会转移一个类构造函数。图10展现了MyClass的点子表的布局。布局显示了十个主意,因为Method2槽为接口IVMap举办了复制,下边大家会议及展览开商量。图11突显了MyClass的不二等秘书籍表的SOS的出口。

图10 MyClass MethodTable Layout
图片 3

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()

其他类型的开端4个章程总是ToString, Equals, GetHashCode, and
Finalize。那几个是从System.Object承接的虚方法。Method2槽被实行了复制,不过都对准一样的秘籍描述。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一组。

EEClass

EEClass在方式表创造前初阶生活,它和章程表组成起来,是项目注明的CL索罗德版本。实际上,EEClass和措施表逻辑上是三个数据结构(它们一齐表示八个品类),只但是因为运用频度的不等而被分别。平常使用的域放在方法表,而不平时应用的域在EEClass中。那样,须求被JIT编写翻译函数使用的音信(如名字,域和摇头)在EEClass中,不过运营时索要的消息(如虚表槽和GC新闻)在艺术表中。

对每叁个门类会加载四个EEClass到应用程序域中,包含接口,类,抽象类,数组和布局。每一个EEClass是贰个被实行引擎追踪的树的节点。CLPRADO使用这一个网络在EEClass结构中浏览,其指标包含类加载,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创设,而父-子关系基于接口档次和类加载顺序的重组。在实行托管代码的经过中,新的EEClass节点被投入,节点的涉及被填补,新的涉及被确立。在互连网中,相邻的EEClass还恐怕有多个品位的关系。EEClass有多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只突显了和那么些切磋有关的一些域。因为大家忽视了布局中的一些域,大家未有在图中妥帖突显偏移。EEClass有一个直接的对于措施表的援引。EEClass也针对在暗许使用程序域的屡次堆分配的不二等秘书技描述块。在点子表创制时,对进度堆上分配的域描述列表的三个引用提供了域的布局消息。EEClass在运用程序域的低频堆分配,这样操作系统能够越来越好的张开内部存款和储蓄器分页管理,由此收缩了劳作集。

图13 EEClass 布局

图片 4

图13中的其余域在MyClass(图3)的上下文的意思不问可知。大家今日看看使用SOS输出的EEClass的实在的情理内部存储器。在mc.Method1代码行设置断点后,运转图3的次第。首先应用命令Name2EE得到MyClass的EEClass的地方。

!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。以后大家获得了EEClass的地点,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的出口看起来完全一致。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。从相邻链指向名叫Program的EEClass,能够知晓图13显得的是加载Program时的结果。

MyClass有8个虚表槽(可以被虚分派的主意)。纵然Method1和Method2不是虚方法,它们得以在经过接口进行摊派时被感到是虚函数并进入到列表中。把.cctor和.ctor参加到列表中,你会博得总共十二个法子。最终列出的是类的五个静态域。MyClass未有实例域。别的域无庸赘述。

系统域(System Domain)

系统域肩负创立和开始化分享域和私下认可使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入分享域,况兼爱抚进程范围之中采纳的盈盈只怕显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework
1.第11中学的一个优化性子,它的拍卖格局显得有一些昏头转向,因为CL路虎极光未有给程序集机遇采取此脾气。尽管如此,由于在颇具的运用程序域中对三个一定的标识只保留一个对应的字符串,此性情能够节约内部存款和储蓄器空间。

系统域还肩负发生进程范围的接口ID,并用来创制每一个应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在进程中保持追踪全数域,并促成加载和卸载应用程序域的机能。

艺术描述(MethodDesc)

主意描述(MethodDesc)是CLHighlander知道的不二诀窍达成的三个打包。有三种档期的顺序的格局描述,除了用于托管达成,分别用于差异的并行操作完成的调用。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生出,开端化为指向IL。各样方法描述包蕴三个预编写翻译代理(PreJitStub),负担触发JIT编译。图12展示了一个独立的布局,方法表的槽实际上指向代理,实际不是实际上的措施描述数据结构。对于实际的措施描述,那是-5字节的偏移,是每一个方法的8个附加字节的一局地。那5个字节饱含了调用预编写翻译代理程序的吩咐。5字节的舞狮可以从SOS的DumpMT输出从看到,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。在编写翻译实现后,富含调用指令的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格局描述

图片 5

图12的法子表槽指向的代码举办反汇编,呈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

这几天我们推行此格局,然后反汇编同样的地点:

!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,唯有最早5个字节是代码,剩余字节包涵了Method2的方法描述的数量。“!u”命令不知底这点,所以生成的是无规律的代码,你能够忽略5个字节后的具有东西。

CodeOrIL在JIT编译前带有IL中艺术完毕的相对虚地址(Relative Virtual
Address
,安德拉VA)。此域用作标记,表示是还是不是IL。在按供给编写翻译后,CLLAND使用编写翻译后的代码地址更新此域。让我们从列出的函数中甄选三个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编写翻译前后的议程描述的源委:

!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

主意的这些标识域的编码包蕴了艺术的种类,举个例子静态,实例,接口方法或许COM达成。让我们看方法表另外二个繁杂的地点:接口完成。它包裹了布局进度具备的复杂,让托管意况以为那或多或少看起来大约。然后,我们将申明接口怎样开展示公布局和基于接口的方法分派的合适专业方法。

连串原理

类型是.NET编制程序中的基本单元。在C#中,类型能够应用class,struct和interface关键字打开宣示。大大多品类由程序员显式创造,不过,在极其的竞相操作(interop)景况和长距离对象调用(.NET
Remoting)地方中,.NET
CLENVISION会隐式的产生类型,那么些产生的门类蕴涵COM和平运动行时可调用封装及传输代理(Runtime
Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

咱俩由此贰个带有对象引用的栈早先商量.NET类型原理(标准地,栈是三个对象实例开始生命期的地点)。
图4中体现的代码包括二个简便的程序,它有二个调整台的入口点,调用了三个静态方法。Method1成立二个SmallClass的种类实例,该项目饱含三个字节数组,用于演示如何在大指标堆成立对象。就算那是一段无聊的代码,不过足以扶持我们开展座谈。

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 呈现了甘休在Create方法”return smallObj;”
代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用规范,它申明在或者的场地下将函数参数通过寄放器传递,而任何参数遵照从右到左的逐个入栈,然后由被调用函数完毕出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。引用类型变量如smallObj以定点大小(4字节DWO福睿斯D)保存在栈中,包含了在一般GC堆中分配的靶子的地点。对于价值观C++,那是目的的指针;在托管世界中,它是目的的引用。不管怎么着,它满含了多少个对象实例的地方,大家将采取术语对象实例(ObjectInstance)描述对象援用指向地址地点的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结商谈堆

图片 6

相似GC堆上的smallObj对象实例富含贰个名叫 _largeObj
的字节数组(注意,图中突显的高低为85016字节,是实在的储备大小)。CL翼虎对当先或等于8四千字节的目的的拍卖和小指标不一致。大目的在大指标堆(LOH)上抽成,而小目标在相似GC堆上创立,那样能够优化对象的分配和回收。LOH不会巨惠扣,而GC堆在GC回收时张开压缩。还会有,LOH只会在完全GC回收时被回收。

smallObj的靶子实例包罗类型句柄(TypeHandle),指向对应项指标方法表。各类注明的类型有三个方法表,而同等类型的保有目的实例都指向同贰个方法表。它包蕴了项指标风味音讯(接口,抽象类,具体类,COM封装和代办),完毕的接口数目,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。

艺术表指向贰个名称为EEClass的机要数据结构。在艺术表成立前,CL福特Explorer类加载器从元数据中开创EEClass。
图4中,SmallClass的章程表指向它的EEClass。那些组织指向它们的模块和程序集。方法表和EEClass一般分配在分享域的加载器堆。加载器堆和应用程序域关联,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不复存在。并且,暗中认可的选取程序域不会被卸载,所以那么些代码的生存期是结束CL福特Explorer关闭甘休。

对象实例

正如小编辈说过的,全部值类型的实例大概隐含在线程栈上,恐怕隐含在 GC
堆上。全数的援用类型在 GC 堆可能 LOH 上制造。图 6
展现了二个举世无双的靶子布局。一个目的足以因此以下门路被援引:基于栈的片段变量,在互相操作还是平台调用情况下的句柄表,贮存器(执涨势势时的
this 指针和章程参数),具备终结器( finalizer )方法的对象的终结器队列。
OBJECTREF 不是指向目的实例的起来地方,而是有二个 DWO福特ExplorerD 的偏移量( 4
字节)。此 DWO牧马人D 称为对象头,保存三个针对 SyncTableEntry 表的目录(从 1
开首计数的 syncblk
编号。因为经过索引举行连接,所以在供给扩展表的高低时, CL瑞鹰能够在内部存款和储蓄器中活动那几个表。 SyncTableEntry 维护三个反向的弱援引,以便 CLLacrosse可以追踪 SyncBlock 的全部权。弱援引让 GC
能够在未曾另外强援引存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保存了贰个对准
SyncBlock
的指针,蕴涵了非常少要求被叁个对象的全数实例使用的得力的音信。这个音信饱含对象锁,哈希编码,任何转变层
(thunking) 数据和运用程序域的目录。对于一大半的靶子实例,不会为实在的
SyncBlock 分配内部存款和储蓄器,何况 syncblk 编号为 0 。那点在实施线程遭逢如
lock(obj) 或许 obj.GetHashCode 的口舌时会发生变化,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
图片 7

在上述代码中, smallObj 会选取 0 作为它的最初的 syncblk 编号。 lock
语句使得 CLOdyssey 创设一个 syncblk 入口并动用相应的数值更新对象头。因为 C#
的 lock 关键字会增加为 try-finally 语句并选用 Monitor 类,叁个看作同步的
Monitor 对象在 syncblk 上制造。堆 GetHashCode
的调用会利用对象的哈希编码增添 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,然而那和超人的对象用处非亲非故。
花色句柄紧跟在对象实例中的 syncblk
编号后。为了保全连续性,小编会在证实实例变量后商讨类型句柄。实例域(
Instance 田野先生)的变量列表紧跟在类型句柄后。暗许意况下,实例域会以内部存储器最低价行使的章程排列,那样只须要最少的作为对齐的填充字节。
7
的代码突显了 SimpleClass 包罗有一对不一致大小的实例变量。

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 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叁个 SimpleClass
对象实例。大家在图 7 的 return 语句处设置了断点,然后使用 ECX
存放器保存的 simpleObj 地址在内部存款和储蓄器窗口展现对象实例。前 4 个字节是 syncblk
编号。因为我们从未用其余共同代码应用此实例(也尚未访问它的哈希编码),
syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的目标实例,指向初步地方的 4
个字节的偏移处。字节变量 b1,b2,b3 和 b4 被三个接多少个的排列在一同。四个short 类型变量 s1 和 s2 也被排列在一块儿。字符串变量 str 是一个 4 字节的
OBJECTREF ,指向 GC
堆中分配的实际上的字符串实例。字符串是四个挑升的门类,因为有着包蕴一样文字标识的字符串,会在前后相继集加载到进程时指向一个大局字符串表的等同实例。那个进程称为字符串驻留(
string interning ),设计目标是优化内部存款和储蓄器的使用。大家事先早已提过,在 NET
Framework 1.1 中,程序集不可能选用是不是采纳那些进度,固然今后版本的 CLMurano可能会提供这么的力量。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
图片 8

所以暗中认可情况下,成员变量在源代码中的词典顺序没有在内部存款和储蓄器中保持。在互相操作的气象下,词典顺序必须被封存到内部存款和储蓄器中,那时能够利用
StructLayoutAttribute 个性,它有多少个 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,尽管在 .NET Framework 1.第11中学,它从不影响托管的布局(不过 .NET Framework 2.0
只怕会那样做)。在相互操作的情事下,假若您真的需求非常的填充字节和出示的调控域的依次,
LayoutKind.Explicit 能够和域等级次序的 菲尔德Offset 天性一同使用。

看完底层的内部存款和储蓄器内容后,大家接纳 SOS 看看对象实例。一个立见效率的下令是
DumpHeap
,它能够列出全部的堆内容和一个特意类型的有所实例。无需凭借寄放器,
DumpHeap 能够显得大家创立的独步一时三个实例的地址。

!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

对象的总大小是 36 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只包罗一个DWORD 的对象引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 28 字节,别的 8
个字节包涵项目句柄( 4 字节)和 syncblk 编号( 4 字节)。找到 simpleObj
实例的地方后,大家得以利用 DumpObj 命令输出它的剧情,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

正如在此以前说过, C# 编译器对于类的默许布局使用 LayoutType.Auto
(对于组织选拔 LayoutType.Sequential
);由此类加载重视新排列实例域以最小化填充字节。我们得以行使 ObjSize
来输出包括被 str 实例占用的半空中,如下所示:

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

只要您从目的图的大局大小( 72 字节)减去 SimpleClass 的高低( 36
字节),就足以获取 str 的大小,即 36 字节。让大家输出 str
实例来验证那个结果:

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

假定您将字符串实例的轻重(36字节)加上SimpleClass实例的高低(36字节),就可以赢得ObjSize命令报告的总大小72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
1.第11中学,CL途达不亮堂非托管能源占用的内部存款和储蓄器,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;因而它们不会被这些命令报告。

针对方法表的连串句柄在syncblk编号后分配。在指标实例创设前,CL中华V查看加载类型,若无找到,则举行加载,得到方法表地址,创造对象实例,然后把品种句柄值追加到对象实例中。JIT编写翻译器发生的代码在打开药格局分派时选用项目句柄来恒定方法表。CL揽胜极光在须要史能够透过措施表反向访谈加载类型时利用项目句柄。

Son of Strike
SOS调节和测验器扩充程序用于本文化的彰显CL瑞鹰数据结构的剧情,它是 .NET
Framework 安装程序的一有的,位于
%windir%\Microsoft.NET\Framework\v1.1.4322。SOS加载到进程在此之前,在
Visual Studio 中启用托管代码调节和测量检验。 增多 SOS.dll
所在的公文夹到PATH景况变量中。 加载 SOS.dll, 然后装置贰个断点, 张开
Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中推行 .load
sos.dll。使用 !help
获取调试相关的一对命令,关于SOS越来越多音讯,参谋这里

默认域(Default Domain)

暗中认可域是采取程序域(AppDomain)的二个实例,一般的应用程序代码在里边运维。即使有些应用程序供给在运营时创制额外的利用程序域(比方某个使用插件,plug-in,架构恐怕实行主要的运行时期码生成职业的应用程序),当先57%的应用程序在运营时期只创建三个域。全体在此域运行的代码都以在域层次上有上下文限制。若是贰个应用程序有多少个利用程序域,任何的域间访谈会通过.NET
Remoting代理。额外的域内上下文限制消息方可应用System.ContextBoundObject派生的连串创立。每一种应用程序域有谈得来的新余描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和暗中认可上下文(DefaultContext),还应该有自个儿的加载器堆(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)

加载器堆的成效是加载分歧的运维时CLOdyssey部件和优化在域的一体生命期内部存款和储蓄器在的部件。这么些堆的增长基于可预测块,这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八个堆),垃圾回收堆保存对象实例,而加载器堆同期保留类型系统。平常访谈的构件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在三回九转堆上,而比较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)的代办部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高档期的顺序精晓域后,大家计划看看它们在二个简便的应用程序的前后文中的物理细节,见
图3。大家在程序运营时停在mc.Method1(),然后使用SOS调节和测量检验器扩大命令DumpDomain来输出域的音讯。(请查看
Son of
Strike
摸底SOS的加载新闻)。这里是编写后的输出:

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();
    }
}

咱俩的调整台程序,Sample1.exe,被加载到多个名叫”Sample1.exe”的运用程序域。Mscorlib.dll被加载到分享域,可是因为它是中央系统库,所以也在系统域中列出。各类域会分配二个频频堆,低频堆和代理堆。系统域和分享域使用同一的类加载器,而暗中认可应用程序使用自个儿的类加载器。

输出未有展现加载器堆的保留尺寸和已交付尺寸。高频堆的初阶化大小是32KB,每便提交4KB。SOS的输出也未有出示接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。每种域有贰个接口虚表堆(简称为IVMap),由友好的加载器堆在域初叶化阶段创造。IVMap保留大小是4KB,起初时提交4KB。大家将会在持续部分研讨项目布局时研讨IVMap的含义。

图2
展现暗中同意的经过堆,JIT代码堆,GC堆(用于小目的)和大指标堆(用于大小相等照旧超越8五千字节的对象),它表明了那些堆和加载器堆的语义不一样。即时(just-in-time,
JIT)编写翻译器发生x86指令况且保留到JIT代码堆中。GC堆和大指标堆是用于托管对象实例化的杂质回收堆。

共享域(Shared Domain)

具有不属于别的特定域的代码被加载到系统库SharedDomain.Mscorlib,对于具有应用程序域的顾客代码都以必须的。它会被电动加载到分享域中。系统命名空间的为主类型,如Object,
ValueType, Array, Enum, String, and
Delegate等等,在CLLAND运行程序进度中被事先加载到本域中。客商代码也足以被加载到那些域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时使用由CL奥迪Q5宿主程序钦赐的LoaderOptimization天性。调整台程序也得以加载代码到分享域中,方法是利用System.LoaderOptimizationAttribute特性注脚Main方法。分享域还管理一个运用营地址作为目录的顺序集映射图,此映射图作为管理分享程序集注重关系的查找表,那几个程序集被加载到暗中同意域(DefaultDomain)和别的在托管代码中创制的施用程序域。非分享的客户代码被加载到默许域。

前言

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

因为国有语言运营时(CLOdyssey)将要成为在Windows上成立应用程序的主角级基础架构,
多精通点关于CLEvoque的深浅认知会帮忙您构建快速的, 工业级健壮的使用程序.
在那篇小说中, 大家会浏览,考查CL奥德赛的内在精神, 包罗对象实例布局,
方法表的布局, 方法分派, 基于接口的分担, 和五光十色的数码结构.

作者们会动用由C#写成的特别轻松的代码示例,
所以任何对编制程序语言的隐式援引都是以C#语言为对象的.
探究的有个别数据结议和算法会在Microsoft® .NET Framework 2.0中退换,
可是大好多的定义是不会变的. 大家会使用Visual Studio® .NET 2000Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些多少结构.
SOS能够知情CL科雷傲内部的数据结构, 能够dump出有用的音讯. 通篇,
我们会研商在Shared Source CLI(SSCLI)中具有相关落到实处的类, 你能够从
http://msdn.microsoft.com/net/sscli 下载到它们.

图表1 会协理您在追寻一些组织的时候到SSCLI中的消息.

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

在大家初叶前,请小心:本文提供的新闻只对在X86平台上运营的.NET Framework
1.1管用(对于Shared Source CLI
1.0也大多适用,只是在好几交互操作的情状下必需注意例外),对于.NET
Framework
2.0会有改动,所以请不要在构建软件时依赖于那些内部结构的不改变性。

虚分派(Virtual Dispatch)

目前我们看看虚分派,何况和基于接口的摊派实行相比较。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

虚分派总是通过二个长久的槽编号发生,和议程表指针在一定的类(类型)达成档案的次序毫无干系。在措施表布局时,类加载器用覆盖的子类的完毕替代父类的兑现。结果,对父对象的不二法门调用被分摊到子对象的贯彻。反汇编展现了分派通过8号槽产生,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的输出看到那或多或少。

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