CoreCLR源码探索(一) Object是什么 - q303248153_H5之家

.Net程序员们每天都在和Object在打交道
如果你问一个.Net程序员什么是Object，他可能会信誓旦旦的告诉你"Object还不简单吗，就是所有类型的基类"
这个答案是对的，但是不足以说明Object真正是什么

在这篇文章我们将会通过阅读CoreCLR的源代码了解Object在内存中的结构和实际到内存中瞧瞧Object

勘误

通过更多的测试我发现了以下的错误，在此做出纠正，请之前的读者见谅

Object前面的不是指向ObjHeader的指针而是ObjHeader自身

Object在内存中的结构

为了便于理解后面的内容，我先用一张图说明Object在内存中的结构

.Net中的Object包含了这三个部分

微软有一张更全的图（说明的是.Net Framework的结构，但是基本和.Net Core一样)

Object的源代码解析

Object的定义(摘要)
源代码: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/vm/object.h

class Object { PTR_MethodTable m_pMethTab; }

PTR_MethodTable的定义，DPTR是一个指针的包装类，你可以先理解为MethodTable*的等价
源代码: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/vm/common.h

typedef DPTR(class MethodTable) PTR_MethodTable;

在Object的定义中我们只看到了一个成员，这个成员就是指向类型信息的指针，那其他两个部分呢？

这是获取指向头部的指针的函数，我们可以看到对象头部刚好放在了Object的前面

PTR_ObjHeader GetHeader() { LIMITED_METHOD_DAC_CONTRACT; return dac_cast<PTR_ObjHeader>(this) - 1; }

这是获取字段内容的函数，我们可以看到字段内容刚好放在了Object的后面

PTR_BYTE GetData(void) { LIMITED_METHOD_CONTRACT; SUPPORTS_DAC; return dac_cast<PTR_BYTE>(this) + sizeof(Object); }

我们可以看到Object中虽然只定义了指向类型信息的指针，但运行时候前面会带对象头部，并且后面会带字段内容
Object结构比较特殊，所以这个对象的生成也需要特殊的处理，关于Object的生成我将在后面的篇幅中介绍

Object中定义的m_pMethTab还保存了额外的信息，因为这是一个指针值，所以总会以4或者8对齐，这样最后两个bit会总是为0
.Net利用了这两个闲置的bit，分别用于保存GC Pinned和GC Marking，关于这里我也将在后面的篇幅中介绍

ObjHeader的源代码解析

ObjHeader的定义(摘要)
源代码: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/vm/syncblk.h

class ObjHeader { // !!! Notice: m_SyncBlockValue *MUST* be the last field in ObjHeader. #ifdef _WIN64 DWORD m_alignpad; #endif // _WIN64 Volatile<DWORD> m_SyncBlockValue; // the Index and the Bits }

m_alignpad是用于对齐的（让m_SyncBlockValue在后面4位），值应该为0
m_SyncBlockValue的前6位是标记，后面26位是对应的SyncBlock在SyncBlockCache中的索引
SyncBlock的作用简单的来说就是用于线程同步的，例如下面的代码会用到SyncBlock

var obj = new object(); lock (obj) { }

ObjHeader只包含了SyncBlock，所以你可以看到有的讲解Object结构的文章中会用SyncBlock代替ObjHeader
关于SyncBlock更具体的讲解还可以查看这篇文章

MethodTable的源代码解析

MethodTable的定义(摘要)
源代码: https://github.com/dotnet/coreclr/blob/master/src/vm/methodtable.h

class MethodTable { // Low WORD is component size for array and string types (HasComponentSize() returns true). // Used for flags otherwise. DWORD m_dwFlags; // Base size of instance of this class when allocated on the heap DWORD m_BaseSize; WORD m_wFlags2; // Class token if it fits into 16-bits. If this is (WORD)-1, the class token is stored in the TokenOverflow optional member. WORD m_wToken; // <NICE> In the normal cases we shouldn't need a full word for each of these </NICE> WORD m_wNumVirtuals; WORD m_wNumInterfaces; #ifdef _DEBUG LPCUTF8 debug_m_szClassName; TADDR m_pParentMethodTable; PTR_Module m_pLoaderModule; // LoaderModule. It is equal to the ZapModule in ngened images PTR_MethodTableWriteableData m_pWriteableData; union { EEClass * m_pEEClass; TADDR m_pCanonMT; }; { PTR_Dictionary * m_pPerInstInfo; TADDR m_ElementTypeHnd; TADDR m_pMultipurposeSlot1; }; union { InterfaceInfo_t * m_pInterfaceMap; TADDR m_pMultipurposeSlot2; }; // 接下来还有一堆OPTIONAL_MEMBERS，这里省去介绍 }

这里的字段非常多，我将会在后面的篇幅一一讲解，这里先说明MethodTable中大概有什么信息

类型的标记，例如StaticsMask_Dynamic和StaticsMask_Generics等 (m_dwFlags)

如果类型是字符串或数组还会保存每个元素的大小(ComponentSize)，例如string是2 int[100]是4

类型需要分配的内存大小 (m_BaseSize)

类型信息，例如有哪些成员和是否接口等等 (m_pCanonMT)

可以看出这个类型就是用于保存类型信息的，反射和动态Cast都需要依赖它

实际查看内存中的Object

对Object的初步分析完了，可分析对了吗？让我们来实际检查一下内存中Object是什么样子的
VisualStudio有反编译和查看内存的功能，如下图