大章4：类的根基

所有类都从System.Object派生

CLR要求所有类最终都从System.Object类派生。无论你的类写不写父类，都会继承自此。注意，通过反编译看构造比较难看出这一点，但是很重要。

System.Object的方法

public：

Equals：没啥好说，如果不重写默认就是判断值是否相等，==判断的是引用地址是否相等。String的比较特殊，微软重写了，所以”AAA” == “AAA”是会返回true的。
GetHashCode：返回对象的值得哈希码。用的少。
ToString：返回类型的完整名称(this.GetType().FullName)。经常重写。
GetType：获取类型，反射常用的。注意它是非虚，目的是不推荐修改。

protected：

MemberwiseClone：非虚方法。书里讲得不好，简单来说本方法就是浅拷贝。浅拷贝简单理解为只对类里的值类型字段进行逐位复制，而引用类型字段则拷贝引用。引用也新造，就是深拷贝了。
Finalize：在被GC前，会调用一次这个虚方法。

new Object()的整个流程

计算类型及其所有基类型(一直到System.Object)中定义所有的实例字段需要的字节数。堆上每个对象都需要一些overhead成员，包括“类型对象指针”和“同步索引块”，CLR利用这些成员管理对象，且这些overhead成员字节数会计入对象大小。
从托管堆中分配类型需要的字节数，从而分配对象内存，分配的所有字节都设为0。
初始化overhead成员：“类型对象指针”和“同步索引块”。
调用类型的实例构造器，传递入参。自动生成构造器代码调用父类的构造器，最终调用到System.Object的构造器，该构造器什么都不做简单返回。

new执行完了这些操作之后，返回指向新建对象的一个引用（或指针）。
这个对象在引用计数归0后会被CLR的GC清理掉。

类型转换

CLR随时都能知道对象的类型是什么，调用GetType方法可以知道确切类型。可以通过显式转换来转换：

1 2	Object o = new Employee(); Employee e = (Employee) o;

此外，我们常用as和is来进行类型转换。比较简单，不多写。

命名空间

就是namespace xxx和using xxx;，目的是提高代码可读性以及让程序员少打点字。

命名空间对相关的类型进行逻辑分组。
对于编译器，命名空间的作用就是为类型名称附加以句点分隔的符号，使名称变得更长，更可能具有唯一性。

CLR对命名空间一无所知，所以访问类型时，CLR需要知道类型的完整名称。那编译器是怎么实现的呢？如果你写的类再源代码、引用程序集中找不到，那它就把你using的namespace，比如System.IO.放在类名前查看是否匹配，如果不匹配就再尝试System.Text.，如此反复直到匹配。
遇到一个类在多个using里存在的时候，编译器会提示不明确引用的，补上前缀，或者using 别名 = 命名空间.类然后后面用别名写这个类就行。这叫歧义性。

大章：方法运行流程⭐

解释类型、对象、线程栈和托管堆再运行时的相互关系，以及调用静态方法、实例方法和虚方法的区别。
原文是非常长的一套整体流程，写的很好，我简化一下搬下来。分成2块，下面拆解，但是在拆解前先引入一个模型。
先列一下整个流程参与的元素：

线程栈、托管堆⭐
序幕代码、栈帧、尾声代码
类型指针对象、类内部持有的父类类型引用字段
对象实例、Class类型对象、Type类型对象
非虚方法、虚方法⭐
实例字段，静态字段
类型对象指针指向的是类型，不是父类！

能对照着概念能模拟出一遍完整流程就行，非常重要。

先引入一个模型

线程栈和堆。 // TODO 具体栈和堆的我会在其它笔记单独写
一个进程可能有多个线程，每新开辟一个线程就给它分配1MB的栈。栈空间用于向方法传递实参，方法内部定义的局部变量也在栈上。栈从高位内存地址向低位内存地址构建。

普通方法的运行流程

预设有以下代码要进行（调用了M1）：

void M1(){
	String name = "Joe";
	M2(name);
	// do sth...
	return;
}

void M2(String s){
	Int32 length = s.Length;
	Int32 tally;
	// do sth...
	return;
}

M1方法开始执行，“序幕”代码（prologue）开始。
M1序幕代码执行：分配局部变量name的内存，如图2。
然后调用M2方法，将局部变量name作为实参传递，这造成name局部变量中的地址被压入栈，同时还会将”返回地址“压入栈，如图3。//M2方法内部使用参数变量s标识栈位置
M2方法开始，M2序幕代码执行：为局部变量length和tally分配内存，如图4。
M2方法内部代码开始执行，最终return，使得CPU的指令指针被设置成栈中的返回地址，M2的栈帧unwind，恢复成图2的样子。
之后，M1继续执行M2调用之后的代码，M1的栈帧将准确反映M1需要的状态。
最终，M1会返回到他的调用者，同样是通过CPU指令指针设置成返回地址（图中未标记，正常情况下在name(String)上方），M1的栈帧unwind。
恢复成图1，继续执行原处M1();之后的后续代码。

总结一下，执行一个方法的整体流程就是：

执行“序幕”代码，也就是线程栈上分配局部变量的内存
内部还有方法的话把内部函数的参数和{返回地址}压入栈
内部方法执行完后（流程与本流程相同），CPU指令指针被设置成上面的{返回地址}，栈帧展开恢复到遇到此方法之前
直到方法运行结束或者遇到return，CPU指令指针设置成本方法的返回地址，栈帧展开恢复到遇到本方法之前

类内调用方法的运行流程

比上面的情况更复杂点的方法。预设有以下代码要进行：

// 有下面2个类：
  public class Employee {
    public Int32 GetYearsEmployed() {...}
    public virtual String GetProgressReport() {...}
    public static Employee Lookup(String name) {...}
  }
  
  public sealed class Manager : Employee {
    public override String GetProgressReport() {...}
  }

// 要执行下面的方法：
  void M3(){
      Employee e;
      Int32 year;
      e = new Manager();
      e = Employee.Lookup("Joe");
      year = e.GetYearsEmployed();
      e.GetProgressReport();
  }

假设CLR已经加载到其中，托管堆已初始化，且已经创建一个线程（1MB栈空间也分配了）。

① 目前已经执行了一些代码，接下来要调用M3()方法。如图4-6。

② 检查方法需要的所有类型是否被创建。

JIT编译器将M3的IL代码转换成本机CPU指令时，会注意到M3内部引用的所有类型：Employee、Int32、Manager、String(因为"Joe")。这时CLR要确认这些类型相关的程序集都已经加载，并为其创造一些数据结构来表示这些类。因为Int32和String类很常用，就当作已经在前面创建好了，这里只讨论Employee和Manager。
如图，堆上所有对象都包含2个额外成员，类型对象指针和同步索引块。定义类型时，在类型内部定义静态数据字段，为这些字段提供支援的字节在类型对象自身中分配。

③ 和上面普通方法的运行流程一样，分配局部变量。

当CLR确认方法需要的所有类型对象都已创建后，就在栈上分配局部变量的内存。

④ “序幕”代码处理结束。e = new Manager();执行，在托管堆上创建Manager类型实例。

如图，它的类型对象指针指向自己的类型对象，Manager。

⑤ 下一句调用类内静态方法，e = Employee.Lookup("Joe");。

当调用静态方法时，JIT会去找类型对象的方法表，找到静态方法对应的记录项，编译并执行该方法。
本方法Lookup假设是要去经理表查询数据库找到Joe，再new一个Manager返回Joe的信息。所以如图，在堆上会新建一个Manager对象，局部变量e持有它的引用。

⑥ 下一句调用类内非虚实例方法，year = e.GetYearsEmployed();执行。

非虚方法执行流程：JIT会找到发出调用的变量（e）的申明类型（Employee）对应的类型对象，如果Employee类型没有定义正在调用的那个方法，JIT编译器会回溯父类层次结构（一直到Object类），沿途在每个类型中查找该方法。之所以能这样回溯，是因为每个对象都有一个字段引用了他的基类型（图中未展示）。

⑦ 下一句调用类内虚实例方法，e.GetProgressReport();执行。

虚方法执行流程：JIT首先检查发出调用的变量（e），并跟随引用地址找到发出调用的对象（e引用的是叫“Joe”的Manager对象而不是Employee！）。然后，代码检查对象内部的“类型对象指针”成员，找到类型对象Manager里的方法，如果没有就同⑥一样回溯执行到可执行的类方法为止。

⑧ 方法体运行结束。回到前地址，栈帧展开。

在这里提一下一个理解上的要点，注意类型对象Manager和Employee都有自己的类型对象指针，这意味着，它们本质上也是对象“实例”，指向System.Type类型对象。System.Type类型对象自己也有指针，指向自己。
顺便一提，System.Object.GetType()方法返回存储在指定对象的“类型对象指针”成员中的地址，也就是指向对象的类型对象的指针。这样就可以判断系统中任何对象的真实类型。