mscorlib 的“System.Boolean”如何避免结构布局循环？

Question

System.Boolean参考源网站上的源代码声明 的实例struct Boolean仅包含一个bool字段private bool m_value：：

https://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/boolean.cs,f1b135ff6c380b37

namespace System {

    using System;
    using System.Globalization;
    using System.Diagnostics.Contracts;

    [Serializable]
    [System.Runtime.InteropServices.ComVisible(true)]
    public struct Boolean : IComparable, IConvertible
#if GENERICS_WORK
        , IComparable<Boolean>,  IEquatable<Boolean>
#endif
    {
      private bool m_value;

      internal const int True = 1; 
      internal const int False = 0; 

      internal const String TrueLiteral  = "True";
      internal const String FalseLiteral = "False";

      public static readonly String TrueString  = TrueLiteral;
      public static readonly String FalseString = FalseLiteral;
}

但我注意到...

• bool是一个C＃语言的别名为System.Boolean。
• 类型 is struct Booleanwhich 是值类型，这意味着它不能将自身包含为字段。
• ...但是这段代码大概可以编译。
• 我知道当设置-nostdlib编译器选项时，您需要提供自己的基本类型定义，例如System.String, System.Int32, System.Exception- 这是唯一的区别。
• 发布的源代码不包含其他特殊属性，如[MethodImpl( MethodImplOptions.InternalCall )].

那么这段代码是如何编译的呢？

Answer 1

简短回答：这是一个特殊情况，与类型装箱及其底层表示有关。这些类型对于编译器来说是众所周知的，因此与常规类型相比，运行时的核心部分和编译器/JIT 优化器对这些类型的处理略有不同。

由于这深深地埋藏在运行时实现中，我认为语言规范不会涉及特定的运行时实现细节。我不确定这是否是一个足够令人满意的答案，但我认为在这种特殊情况下，该bool类型保持未装箱状态，因此作为结构的一部分作为原始值类型存在。

值类型的装箱和拆箱语义故意是不透明的，以便更容易使用该语言。在这种情况下，Boolean结构本身似乎依赖于实现特定的装箱规则来实现实际的语义，例如：

  // Determines whether two Boolean objects are equal.
  public override bool Equals (Object obj) {
    //If it's not a boolean, we're definitely not equal
    if (!(obj is Boolean)) {
      return false;
    }

    return (m_value==((Boolean)obj).m_value);
  }

我相信上面的内容，首先对表示布尔类型的装箱结构进行类型检查，然后将其拆箱并bool直接比较内部值。与装箱类型（可能是标记指针或具有某些运行时类型信息的实际结构）不同，未装箱类型被视为实际数据。

我相信在内部，如果必须将 bool 装箱才能传递System.Object（由于类型擦除或无法进行优化），您最终会得到与此类似的内容，其中truebox 为 value 1。

ldc.i4.1
box        [mscorlib]System.Boolean

因此，虽然在较高级别上看起来是相同的bool并且System.Boolean可以类似地进行优化，但在运行时的这种特殊情况下，装箱版本和未装箱版本之间的区别bool直接暴露出来。类似地，未装箱的类型不能与本质上是装箱的类型bool进行比较。这个关于装箱/拆箱需求的答案在解释原理本身方面更加深入。System.Object

在托管语言中，当涉及到某些核心运行时功能时，运行时实现通常需要免除某些规则，对于 Java 和其他基于 JVM 的语言来说当然也是如此。虽然我也不熟悉 CLR，但我认为这里也适用同样的原则。

虽然关于“bool”是“System.Boolean”的类型别名的问题本质上涵盖了一般用例，但当接近运行时实现时，C# 的方言变得更像“特定于实现的 C#”，这可能会稍微改变规则。