您真的了解类型转换吗？请止步，求解！

2011-08-24 23:57 空逸云阅读(4655) 评论(100) 编辑收藏举报

前阵子，一名同事问及类型转换的问题，我也仅仅说出目前自己的了解。但回头想想，其中的确大有学问，以前只看到了表面，其内在的表现如何，苦苦翻书，Google几番之后，依然无所收获，故大胆写下，求园中各位大牛不吝解答。

类型转换的疑惑

首先，我们知道类型转换也就那点事（表面的说），总归而言，C#下有几种转换，装箱，拆箱，向上类型转换，向下类型转换，平行类型转换几种。这几种的区别目前也不细说了，感兴趣的童鞋可移步C# 装箱和拆箱[整理],向上类型转换，向下类型转换，平行类型(.Net本质论79页-运行时的类型)。

依照以往的知识，现在我们假设有一个Person类，再有一个Employee类，Employee继承Person，声明一个Employee的实例，并将其赋给一个Person的实例，由于类型是引用类型，则实际上它们都是指向同一个对象实例。代码如下：

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

这一点应该是毫无疑问的。问题是，已知在构造一个实例的时候，实际上是在堆栈上开辟一块空间，这块空间包含三块，分别是同步

块，类型句柄，以及实例具体信息。我们就是通过类型句柄来获得该实例的具体对象。但此时Person类实例kong指向的是kinsen实例的地址，那么该类型句柄的信息也应该是Employee而非Person的。但偏偏我们却能正确的获取到Person的方法，也能正确的执行，看一下代码

    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);
            }
        }
    }

执行结果如下：

在这里我并没有采用虚方法，否则结果都是第一个了。可见，即使kong引用的是kinsen，但实际上它执行的还是Person类的方法。那么，到底是从哪里得知kong是Person类对象的呢？再见一个实验。

            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类实例，我们还将kong赋给了一个object，然后输出实例的类型，结果如下：

可以看到，三个实例的实际类型都是Employee，但是Person类实例的确是执行了Person类的SayHello方法啊。这到底是为什么？

到处寻找答案，在《.Net本质论》79页中找到这么一段话：

当从一个对象引用的类型转换到另一个对象引用的类型时，必须考虑两个类型之间的关系。如果初始化引用的类型被认定与新引用的类型兼容，那么，CLR所要做的转换只是一个简单的IA-32 mov指令。这通常出现于这样的赋值情形中；当一个派生类型的引用到一个直接或间接基类的引用，或则到一个一直兼容的接口引用。

从这段话中，了解到为什么结果三个实例的类型都是Employee，但我想解决的问题还没解决，为何指向Employee实例引用的Person类实例还能准确的找到它的类型呢？目前我已知的信息如下：

实例地址，也就是线程栈上的地址，它只包含一个指向堆栈引用的指针。

堆栈内存块，也就是线程栈上保存那个指针指向的地址，它包含三部分，同步快，类型句柄，实例信息。其中类型句柄起到标识该实例所属类型，所拥有方法表等信息，但现状是三个实例指向的都是同一个内存地址，也就是它们是一模一样的。那它们到底是如何识别的？

内存中的表现形式

我再借助SOS来探查具体的信息，稍微改动了下代码，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());
        }

通过！ClrStack命令得到当前对象的地址

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

这里能看到DebugTest.ClassConvert类有三个实例，分别是kinsen,obj和kong,它们的value都相同（00000000023c5b48），这里

的确与程序中看到的一模一样，但是注意，它们的MT，也就是方法表却不一样了。再分别把他们解析一下。

//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