顛覆你對方法調用的看法!
注意:如果你是一個初學者,對實例方法,虛方法的調用還不太清楚,強烈建議你不要閱讀本文,因為這里面的代碼會讓你完全崩潰掉。
如果你對實例方法,虛方法的運行機制已經了如指掌,并且,對方法和對象的內存布局也心中有數,那么本文可能會顛覆你以前對他們的認識。
閱讀本文的***方式就是親自演練一下,如果看完之后有疑惑,那么是正常的,但是稍加思考就會想明白。
我說,string變量可以直接引用一個object對象!
我說,派生類型的變量可以直接引用基類型的對象!
你會說,老兄,別開玩笑了,派生類型怎么可以指向一個基類型的對象呢!
我會讓你見證一下奇跡,并在文章的結尾再給你一個更加不可思議的例子。
首先,請看下面的代碼:
- class Program {
- static void Main(string[] args) {
- Derived d=(Derived)new Base();
- d.Print();
- Console.Read();
- }
- }
- class Base {
- public void Print() {
- Console.Write("in base");
- }
- }
- class Derived : Base {
- public new void Print() {
- Console.WriteLine("in derived");
- }
- }
毫無疑問,在運行時一定會拋出一個異常,因為Base對象無法轉換為Derived對象。
但是,現在,我就想讓d指向Base對象,并且可以調用Base中的Print方法,該怎么做呢?
用FiledOffset可以做到這一點,但首先需要定義一個叫做Manager的類,里面包含兩個實例字段,一個為Derived,一個為Base。如下:
- [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
- class Manager {
- [FieldOffset(0)]
- public Base b = new Base();
- [FieldOffset(0)]
- public Derived derived;
- }
現在,通過為b和derived都指定了相同的偏移,所以,b和derived都指向了同一個對象,Base對象。
由于derived現在指向了Base對象,那么如果我調用d.Print方法,調用的是Base的Printf還是Derived的Print方法,還是拋出一個異常。請看如下代碼:
- class Program {
- static void Main(string[] args) {
- Manager m = new Manager();
- m.derived.Print();
- Console.Read();
- }
- }
運行上面代碼,會輸出什么呢?
答案是,“In Derived”。
這很不可思議,因為derived指向的是Base對象,現在調用的確實Derived的方法。想要了解原因,請看下圖:
這里,盡管derived指向的是一個Base對象,但是,CLR發現Print是一個非虛方法,所以CLR并不關心derived變量指向什么對象,CLR根據derived變量的類型來調用Print方法,這里derived是一個 Derived類型,所以CLR會調用Derived中的Print,最終輸出In Derived。
第二個例子:
下面的這個例子也很不可思議,同樣會顛覆你傳統的觀點。
讓我們將上面的print方法改為virtual方法,最終如下:
- [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
- class Manager {
- [FieldOffset(0)]
- public Base b = new Base();
- [FieldOffset(0)]
- public Derived derived;
- }
- class Base {
- public virtual void Print() {
- Console.Write("in base");
- }
- }
- class Derived : Base {
- public override void Print() {
- Console.WriteLine("in derived");
- }
- }
現在,運行如下測試代碼:
- class Program {
- static void Main(string[] args) {
- Manager m = new Manager();
- m.derived.Print();
- Console.Read();
- }
- }
這次結果會是什么呢?強烈建議你自己思考答案。
結果是,In Base!
是不是及其不可思議!為了更清楚的理解原因,請看下圖:
這里,盡管derived指向的是Base對象,但是,當CLR看到derived.Print這行代碼時,由于Print是虛方法,所以CLR會查看derived所指向的Base對象。
CLR發現Base對象里的type object pointer指向一個Base type object,于是就調用Base Type object中的Print方法,所以最終會輸出InBase。
總結:
沒有總結可不好。
本質上,子類型是不能引用父類型對象的。但是,我們可以通過FieldOffset繞過這一限制。通過子類型的變量來調用父對象的方法,這很是不可思議,但更不思議的是,當子類型的變量指向父對象時,竟然可以調用子方法!
那么上面的本質是什么呢?當CLR調用一個非虛方法時,不會關心變量具體指向的是什么,因為CLR此時是通過變量的類型來調用方法。如果方法時虛方法,那么CLR為了實現多態,需要查看這個變量指向的是什么對象,然后在通過對象的type object pointer找到對應的Type Object,然后調用Type Object中的方法。