本文將介紹以下內(nèi)容：

• 什么是繼承？
• 繼承的實(shí)現(xiàn)本質(zhì)

?

?

1. 引言

關(guān)于繼承，你是否駕熟就輕，關(guān)于繼承，你是否了如指掌。

本文不討論繼承的基本概念，我們回歸本質(zhì)，從編譯器運(yùn)行的角度來揭示.NET繼承中的運(yùn)行本源，來發(fā)現(xiàn)子類對(duì)象是如何實(shí)現(xiàn)了對(duì)父類成員與方法的繼承，以最為簡(jiǎn)陋的示例來揭示繼承的實(shí)質(zhì)，闡述繼承機(jī)制是如何被執(zhí)行的，這對(duì)于更好的理解繼承，是必要且必然的。

2. 分析

下面首先以一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)物繼承體系為例，來進(jìn)行說明：

????public?abstract?class?Animal

??? {

????????public?abstract?void?ShowType();

????????public?void?Eat()

??????? {

????????????Console.WriteLine("Animal always eat.");

??????? }

??? }

????public?class?Bird:?Animal

??? {

????????private?string?type =?"Bird";

????????public?override?void?ShowType()

??????? {

????????????Console.WriteLine("Type is {0}", type);

??????? }

????????private?string?color;

????????public?string?Color

??????? {

????????????get?{?return?color; }

????????????set?{ color =?value; }

??????? }

??? }

????public?class?Chicken?:?Bird

??? {

????????private?string?type =?"Chicken";

????????public?override?void?ShowType()

??????? {

????????????Console.WriteLine("Type is {0}", type);

??????? }

????????public?void?ShowColor()

??????? {

????????????Console.WriteLine("Color is {0}", Color);

??????? }

??? }

然后，在測(cè)試類中創(chuàng)建各個(gè)類對(duì)象，由于Animal為抽象類，我們只創(chuàng)建Bird對(duì)象和Chicken對(duì)象。

????public?class?TestInheritance

??? {

????????public?static?void?Main()

??????? {

????????????Bird?bird =?new?Bird();

????????????Chicken?chicken =?new?Chicken();

??????? }

??? }

下面我們從編譯角度對(duì)這一簡(jiǎn)單的繼承示例進(jìn)行深入分析，從而了解.NET內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)我們強(qiáng)調(diào)的繼承機(jī)制。

（1）我們簡(jiǎn)要的分析一下對(duì)象的創(chuàng)建過程：

????????????Bird?animal =?new?Bird();

Bird bird創(chuàng)建的是一個(gè)Bird類型的引用，而new Bird()完成的是創(chuàng)建Bird對(duì)象，分配內(nèi)存空間和初始化操作，然后將這個(gè)對(duì)象賦給bird引用，也就是建立bird引用與Bird對(duì)象的關(guān)聯(lián)。

（2）我們從繼承的角度來分析在編譯器編譯期是如何執(zhí)行對(duì)象的創(chuàng)建過程，因?yàn)槔^承的本質(zhì)就體現(xiàn)于對(duì)象的創(chuàng)建過程。

在此我們以Chicken對(duì)象的創(chuàng)建為例，首先是字段，對(duì)象一經(jīng)創(chuàng)建，會(huì)首先找到其父類Bird，并為其字段分配存儲(chǔ)空間，而Bird也會(huì)繼續(xù)找到其父類Animal，為其分配存儲(chǔ)空間，依次類推直到遞歸結(jié)束，也就是完成System.Object內(nèi)存分配為止。我們可以在編譯器中單步執(zhí)行的方法來大致了解其分配的過程和順序，因此，對(duì)象的創(chuàng)建過程是按照順序完成了對(duì)整個(gè)父類及其本身字段的內(nèi)存創(chuàng)建，并且字段的存儲(chǔ)順序是由上到下排列，object類的字段排在最前面，其原因是如果父類和子類出現(xiàn)了同名字段，則在子類對(duì)象創(chuàng)建時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)認(rèn)為這是兩個(gè)不同的字段而加以區(qū)別。

然后，是方法表的創(chuàng)建，必須明確的一點(diǎn)是方法表的創(chuàng)建是類第一次加載到CLR時(shí)完成的，在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)只是將其附加成員TypeHandle指向方法列表在Loader Heap上的地址，將對(duì)象與其動(dòng)態(tài)方法列表相關(guān)聯(lián)起來，因此方法表是先于對(duì)象而存在的。類似于字段的創(chuàng)建過程，方法表的創(chuàng)建也是父類在先子類在后，原因是顯而易見的，類Chicken生成方法列表時(shí)，首先將Bird的所有方法拷貝一份，然后和Chicken本身的方法列表做以對(duì)比，如果有覆寫的虛方法則以子類方法覆蓋同名的父類方法，同時(shí)添加子類的新方法，從而創(chuàng)建完成Chicken的方法列表。這種創(chuàng)建過程也是逐層遞歸到Object類，并且方法列表中也是按照順序排列的，父類在前子類在后，其原因和字段大同小異，留待讀者自己體味。

結(jié)合我們的分析過程，現(xiàn)在將對(duì)象創(chuàng)建的過程以簡(jiǎn)單的圖例來揭示其在內(nèi)存中的分配情形，如下：

?

從我們的分析，和上面的對(duì)象創(chuàng)建過程可見，對(duì)繼承的本質(zhì)我們有了更明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)于以下的問題就有了清晰明白的答案：

• 繼承是可傳遞的，子類是對(duì)父類的擴(kuò)展，必須繼承父類方法，同時(shí)可以添加新方法。
• 子類可以調(diào)用父類方法和字段，而父類不能調(diào)用子類方法和字段。
• 虛方法如何實(shí)現(xiàn)覆寫操作，使得父類指針可以指向子類對(duì)象成員。
• new關(guān)鍵字在虛方法繼承中的阻斷作用。

你是否已經(jīng)找到了理解繼承、理解動(dòng)態(tài)編譯的不二法門。

3. 思考

通過上面的講述與分析，我們基本上對(duì).NET在編譯期的實(shí)現(xiàn)原理有了大致的了解，但是還有以下的問題，一定會(huì)引起一定的疑惑，那就是：

????????????Bird?bird2 =?new?Chicken();

這種情況下，bird2.ShowType應(yīng)該返回什么值呢？而bird2.type有該是什么值呢？有兩個(gè)原則，是.NET專門用于解決這一問題的：

• 關(guān)注對(duì)象原則：調(diào)用子類還是父類的方法，取決于創(chuàng)建的對(duì)象是子類對(duì)象還是父類對(duì)象，而不是它的引用類型。例如Bird bird2 = new Chicken()時(shí)，我們關(guān)注的是其創(chuàng)建對(duì)象為Chicken類型，因此子類將繼承父類的字段和方法，或者覆寫父類的虛方法，而不用關(guān)注bird2的引用類型是否為Bird。引用類型不同的區(qū)別決定了不同的對(duì)象在方法表中不同的訪問權(quán)限。

?

注意

根據(jù)關(guān)注對(duì)象原則，那么下面的兩種情況又該如何區(qū)別呢？

????????????Bird?bird2 =?new?Chicken();

????????????Chicken?chicken =?new?Chicken();

根據(jù)我們上文的分析，bird2對(duì)象和chicken對(duì)象在內(nèi)存布局上是一樣的，差別就在于其引用指針的類型不同：bird2為Bird類型指針，而chicken為Chicken類型指針。以方法調(diào)用為例，不同的類型指針在虛擬方法表中有不同的附加信息作為標(biāo)志來區(qū)別其訪問的地址區(qū)域，稱為offset。不同類型的指針只能在其特定地址區(qū)域內(nèi)進(jìn)行執(zhí)行，子類覆蓋父類時(shí)會(huì)保證其訪問地址區(qū)域的一致性，從而解決了不同的類型訪問具有不同的訪問權(quán)限問題。

?

• 執(zhí)行就近原則：對(duì)于同名字段或者方法，編譯器是按照其順序查找來引用的，也就是首先訪問離它創(chuàng)建最近的字段或者方法，例如上例中的bird2，是Bird類型，因此會(huì)首先訪問Bird_type（注意編譯器是不會(huì)重新命名的，在此是為區(qū)分起見），如果type類型設(shè)為public，則在此將返回“Bird”值。這也就是為什么在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)必須將字段按順序排列，而父類要先于子類編譯的原因了。

?

思考

1. 上面我們分析到bird2.type的值是“Bird”，那么bird2.ShowType()會(huì)顯示什么值呢？答案是“Type is Chicken”，根據(jù)本文上面的分析，想想到底為什么？

2. 關(guān)于new關(guān)鍵字在虛方法動(dòng)態(tài)調(diào)用中的阻斷作用，也有了更明確的理論基礎(chǔ)。在子類方法中，如果標(biāo)記new關(guān)鍵字，則意味著隱藏基類實(shí)現(xiàn)，其實(shí)就是創(chuàng)建了與父類同名的另一個(gè)方法，在編譯中這兩個(gè)方法處于動(dòng)態(tài)方法表的不同地址位置，父類方法排在前面，子類方法排在后面。

?

4. 結(jié)論

在.NET中，如果創(chuàng)建一個(gè)類，則該類總是在繼承。這緣于.NET的面向?qū)ο筇匦?#xff0c;所有的類型都最終繼承自共同的根System.Object類。可見，繼承是.NET運(yùn)行機(jī)制的基礎(chǔ)技術(shù)之一，一切皆為對(duì)象，一切皆于繼承。本文從基礎(chǔ)出發(fā)，深入本質(zhì)探索本源，分析疑難比較鑒別。對(duì)于什么是繼承這個(gè)話題，希望每個(gè)人能從中尋求自己的答案，理解繼承、關(guān)注封裝、玩轉(zhuǎn)多態(tài)是理解面向?qū)ο蟮钠瘘c(diǎn)，希望本文是這一旅程的起點(diǎn)。
?

[祝福]
僅以此篇獻(xiàn)給我的老師們：湯文海老師，陳樺老師。?

參考文獻(xiàn)

（USA）Don Box, Essential .NET

（中國(guó)）蟲蟲，從編譯的角度看對(duì)象

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[你必须知道的.NET]第十五回：继承本质论的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。