运行时类型与编译时类型方法调用答案

【问题标题】：runtime type vs compile-time type method invocation运行时类型与编译时类型方法调用
【发布时间】：2013-01-21 16:39:10
【问题描述】：

C# 4.0 规范如下：

当一个虚方法被调用时，实例的运行时类型为该调用发生的位置决定了实际的方法要调用的实现。在非虚拟方法调用中，实例的编译时类型是决定因素。

起初，我认为这与初始化有关。例如，给定两个初始化：

BaseClass bcDerived = new Derived(); 与 BaseClass bcBase = new BaseClass();

以及辅助类中的重载：

public virtual void Method(Derived d)
{
     Console.WriteLine("Result = derived called");
}

public virtual void Method(BaseClass d)
{
     Console.WriteLine("Result = base called");
}

Method 调用在这种情况下不受virtual 关键字的影响。不管是否标记了virtual，都会调用派生最少的重载。只有在 Derived 类中的override 期间，方法调用才会发生变化。

那么，“运行时类型”和“编译时类型”是什么意思？它们如何影响方法调用？

【问题讨论】：

请说明Method 的声明位置和使用方式。
@BrianRasmussen - 在 OP 中，这些方法是辅助类的成员。
谢谢。在那种情况下，我不确定接受的答案如何与您的问题相匹配，因为它不包含帮助程序类。不过，只要你对答案满意，我就很好。
@BrianRasmussen - 起初，我以为他已经在callvirt 指令中回答了这个问题（就像我将苹果与橙子进行比较一样）。我假设我的示例中缺少关键字。经过更多的思考，你是对的......它并没有直接解决这个例子。 callvirt 指令应该仍然存在于我的示例中，因为我指定了虚拟。我知道我通过测试重载做了一些奇怪的事情。我的目标是完全理解 C# 规范定义。
@P.Brian.Mackey 我只是将我的答案改写为更清楚，并直接谈论您所指的内容。这里的问题是您引用的规范部分与您的问题不匹配；）它指的是对具有虚拟与非虚拟的对象的方法调用，而不是参数和参数列表的重载解决方案。

标签： c# language-specifications

【解决方案1】：

这更多的是虚拟与非虚拟方法的问题，以及调用是如何发生的。您引用的规范部分涉及对变量的方法调用 - 调用 bcDerived.SomeMethod()，而不是调用 foo.SomeMethod(bcDerived)。

您引用的规范是指您有非虚拟方法的情况：

public class A
{
    public void Foo() { Console.WriteLine("A.Foo"); }
    public virtual void Bar() { Console.WriteLine("A.Bar"); }
}
public class B : A
{
    public new void Foo() { Console.WriteLine("B.Foo"); }
    public override void Bar() { Console.WriteLine("B.Bar"); }
}

然后调用的方法将由编译器确定，在编译时，这样做：

A someInst = new B();
someInst.Foo();

将导致此调用 A.Foo()，无论 someInst 引用 A 的哪个子类，因为这是一个非虚拟方法。

但是，如果您有一个虚方法，则callvirt 指令由编译器指定，这会将决定移至运行时。这意味着：

 someInst.Bar();

将调用B.Bar()，而不是A.Bar()。

在您的情况下，您不是在调用虚拟方法（在规范所指的意义上），而是在执行标准方法解析。 C# Spec 的 7.5.3 详细处理了重载解决方案。在您的情况下，编译器会检查参数列表 (bcDerived)，并将其定义为类型 BaseClass。对此的“最佳匹配”将是 public virtual void Method(BaseClass d)，因为参数列表直接匹配参数列表，因此在编译时使用。

如果您查看规范，方法重载决议不会直接使虚拟方法调用生效 - 它只查看类型之间的隐式转换。

【讨论】：

【解决方案2】：

Using these two classes as examples:

public class Parent
{
    public void NonVirtual()
    {
        Console.WriteLine("Nonvirtual - Parent");
    }
    public virtual void Virtual()
    {
        Console.WriteLine("Virtual - Parent");
    }
}

public class Child : Parent
{
    public override void Virtual()
    {
        Console.WriteLine("Virtual - Child");
    }

    public void NonVirtual()
    {
        Console.WriteLine("Nonvirtual - Child");
    }
}

通过这段代码可以最清楚地看到虚拟和非虚拟之间的区别：

Parent childAsParent = new Child();
childAsParent.Virtual();
childAsParent.NonVirtual();

打印出来：

虚拟 - 孩子
非虚拟 - 父级

在虚拟方法的情况下，它在运行时看到childAsParent 的类型是一个孩子，因此执行孩子对Virtual 的定义。对于非虚方法，它看到变量的编译时类型是Parent，并忽略了实际实例是Child 并使用父级实现的事实。

virtual 不用于根据参数的类型确定使用哪个方法的重载。确定要调用的方法的哪个重载总是在编译时完成（不使用 dynamic 时），从不在运行时完成，因此在您的示例中，它将始终选择 Method 的重载，基于 compile time 变量的类型。

【讨论】：

【解决方案3】：

在这种情况下，参数的编译时类型将始终用于确定要调用的重载。虚拟分派取决于调用该方法的对象的运行时类型。

编译时类型是编译器确定的对象类型，运行时类型是代码执行时的实际类型。使用您的示例：

BaseClass bcDerived = new Derived()

编译时类型为BaseClass，而运行时类型为Derived。

为了理解我们需要稍微扩展你的类的含义：

class BaseClass 
{ 
  public virtual void SomeMethod() 
  {
    Console.WriteLine("In base class");
  }
}

class Derived : BaseClass
{ 
  public override void SomeMethod() 
  {
    Console.WriteLine("In derived class");
  }
}

现在调用bcDerived.SomeMethod() 将取决于bcDerived 的运行时类型，即是调用BaseClass 实现还是调用Derived 实现。

Eric Lippert 在 .Net（其中 part one is here）中写了一个非常好的关于虚拟调度的三部分系列，我强烈建议您阅读它们以更全面地理解该主题。

【讨论】：