如果Int32只是int的别名，那么Int32类怎么使用int？

Question

我正在浏览 .NET Framework Reference Source 的 .NET 源代码，只是为了好玩。但是发现了一些我不理解的东西。

有一个名为 Int32.cs 的文件，其中包含 Int32 类型的 C# 代码。这对我来说似乎有些奇怪。C# 编译器如何编译 Int32 类型的代码呢？

public struct Int32: IComparable, IFormattable, IConvertible {
    internal int m_value;

    // ... 
}

但是在C#中这不是违法的吗？如果int只是Int32的别名，那么它应该在编译时失败并出现Error CS0523错误：

类型为 'struct1' 的结构体成员 'struct2 field' 导致结构布局中的循环。

编译器有些魔力，还是我完全偏离了轨道？

- Jurica Smircic

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到目前为止，我认为之前的答案忽略了真正的问题：“如果Int32只是int的别名，那么Int32类如何使用int？” - Tim M.

这里有关于完全相同问题的一些很好的讨论：http://social.msdn.microsoft.com/Forums/en-US/csharplanguage/thread/6d183671-2f42-4803-ac08-334d19708bc1/。 - mellamokb

同意@Tim的观点。这是一个好问题，可能应该在标题中提出。jure，我认为需要进行[编辑]。 - Cody Gray

内置类型就像魔法一样，必须如此，因为否则就会出现无穷无尽的嵌套。 - harold

然而，对于你的问题，答案非常简短。编译器中是否有特殊情况，可以允许System.Int32具有类型为System.Int32 的字段，这通常会导致错误？显然：是的。问题几乎可以自己回答；通常会出现错误，但对于 int 的极特殊情况却没有错误，因此编译器必须有一个特殊情况。而且确实存在这样的情况。 - Eric Lippert

Answer 1

在C#中这不是违法的吗？如果“int”只是“Int32”的别名，那么它应该因为错误CS0523而无法编译。编译器中有些魔法吗？

是的，编译器故意抑制了这个错误。如果问题类型是内置类型，则完全跳过循环检查器。

通常这种情况是不允许的：

struct S { S s; int i; }

在这种情况下，S的大小是未定义的，因为无论S的大小是多少，它必须等于它自己加上一个int的大小。这样的大小是不存在的。

struct S { S s; }

在这种情况下，我们没有任何信息可以推断出S的大小。

struct Int32 { Int32 i; }

但在这种情况下，编译器提前知道System.Int32是四个字节，因为它是一个非常特殊的类型。

顺便说一下，C#编译器（以及CLR）如何确定一组结构类型何时成为循环的细节非常有趣。我打算在某个时候写一篇博客文章介绍这个问题。

- Eric Lippert

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当我的.NET源代码下载完成后，Int32是我打开的第一个文件。然后，第一行代码震惊了我。在.NET源代码中有一行不应该存在的代码。经过几秒钟的自我怀疑，我得出结论，你正在看的是Int结构体的代码，就像奇点一样，标准物理定律在这里不适用。所以我关闭了文件：）无论如何，期待你的博客文章，总是很愉快阅读它们。 - Jurica Smircic

我认为电子的内容是虚拟光子和虚拟电子-正电子对。同样，Int32应该定义为struct Int32 { byte byte1; byte byte2; byte3; byte4; }。 - Mark Cidade

我的正电子在哪里，这样我就可以将int转换为void！ - Jurica Smircic

[StructLayout(LayoutKind.Auto, Size = 4)] struct S { S s; }会有信息来推断S的大小。但是如果没有特殊的语言和编译器支持，它并不感觉非常有用。 - Daniel A.A. Pelsmaeker

@EricLippert先生，您是否已经在博客上写了您提到的那篇文章？如果是，能否分享它的链接？ - Soner from The Ottoman Empire

Answer 2

int是Int32的别名，但您正在查看的Int32结构只是元数据，它不是一个真正的对象。可能只是为了给结构体指定适当的大小，才会有int m_value声明存在（这就是为什么允许它存在的原因）。

换句话说，编译器在某种程度上避免了这个问题。在MSDN论坛上有关于这个主题的讨论。

从讨论中，以下是所选答案的一句话引用，可以帮助尝试确定声明如何可能：

虽然类型包含一个整数m_value字段，但该字段从未被引用过。在每个支持的方法（CompareTo、ToString等）中，“this”都被使用。可能m_value字段仅存在于强制使结构具有适当大小。

我怀疑当编译器看到“int”时，它会将其转换为“对mscorlib.dll中System.Int32的引用，稍后解析”，并且由于正在构建mscorlib.dll，它最终会得到一个循环引用（但永远不会造成问题，因为m_value从未被使用）。如果这个假设是正确的，那么这个技巧只适用于特殊的编译器类型。

进一步阅读后，可以确定该结构仅仅是元数据，而不是一个真正的对象，因此它不受相同的递归定义限制。

- John Leehey

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我猜如果m_value被声明为Int32，编译会失败。在MSDN上有一个有趣的讨论。最后，这并不重要，但是值类型有一些奇怪的源代码 :) - Jurica Smircic

System.Int32 不是一个类，而是一个结构体。 - svick

我认为值得注意的是，在源代码中，m_value被广泛使用。然而，编译器的IL发射器有一个特殊规则，用父对象替换递归值类型中任何递归使用。当然，除了内置的那些之外，CLR将拒绝加载这样的递归值类型。 - Kevin Cathcart