C#中对象是如何存储在内存中的？

Question

我在想，对象是如何存储在内存中的呢？我知道有一个引用（类似指针）是一个整数值，它包含对象存储在内存中的位置——但是它究竟是如何存储的呢？

假设我有一个ClassC，它有int a、char b、long c、float d和short e，我知道每个变量都有一组自己的位来存储，但每个变量所需的位数不同——那么C# 知道当我写OBJ.c或OBJ.b时应该访问哪些位吗？

是否有可能将整个（非静态）对象转换为字节数组\位数组并反向转换回来？

显然，如果有类似于ClassC.TcpListener tcp的东西，它是一个引用，并存储为一个整数（至少它的字节数相同），但仍然，它如何区分整数和指针？

- Mark Segal

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“但它究竟是如何存储的？” - 你能具体说明你在这里寻找什么吗？堆栈？大小端？还是其他什么？ - Oded

请注意，这里的大多数答案都是实现细节。引用通常意味着不透明性 - 即使在大多数情况下它确实是一个指针，也不一定需要是。此外，在x64上，引用是64位而不是32位（“int”）。 - Marc Gravell

此外，ECMA-335 可以为您提供完整的答案。当然，它有点枯燥无味。 - Marc Gravell

我的意思是，如果我打开存储“对象A”的RAM位置，我会看到什么？（当然是以位为单位） - Mark Segal

Answer 1

C# 实际上不知道如何访问对象中的成员。是JIT编译器决定对象的布局。

可以为成员添加属性，以便JIT编译器以特定方式放置成员，这将使访问所有成员作为内存块成为可能，但很少值得花费这种努力。

注意：在32位系统上，指针是32位（int），在64位系统上是64位（long）。

- Guffa

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所以这就是为什么64位系统需要大量的内存 >.< - Mark Segal

Answer 2

一般来说，除非你在使用P/Invoke调用C库，否则你不需要关心这个问题。

“那么当我写OBJ.c或OBJ.b时，C#如何知道它应该访问哪些位？”

这取决于对象的StructLayout。有两种可能的LayoutKind。

默认情况下是Sequential，其中字段按照它们声明的顺序存储，适当地对齐。默认情况下，包含五个字段的结构体将被存储为：

偏移量0-3： `int a` 偏移量4-5： `char b` 偏移量6-7： 填充 偏移量8-15： `long c` 偏移量16-19： `float d` 偏移量20-21： `short e`

一个类的布局可能会因为虚函数表指针、垃圾回收元数据等而略有不同，我不确定具体是如何工作的。另一个LayoutKind是Explicit，您可以明确指定字段偏移量。 能否将整个（非静态）对象转换为字节数组或位，并再次转换回来？这是比较可能的。

是的，Marshal 类可以让您这样做。请参见 StructureToPtr 和 PtrToStructure。

“它是一个引用并存储为 int”

指针不会存储为 int。在64位系统上无法使用。因此使用 IntPtr。

“但是，它仍然如何区分 int 和指针？”

在哪个级别？C#？CIL？机器语言？

- dan04

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“对象的StructLayout”似乎有点自相矛盾... - Marc Gravell

Marshal 类并不总是允许您查看内存中的字节。它所做的是将其转换为适用于非托管代码的形式。往往情况下，这种转换并没有什么作用，但并非总是如此。 - svick