.NET CLR如何處理空類型的內存開銷？

Question

所有.NET類都有作為其實例一部分存儲的同步塊和類型指針。 這些在32位進程中總共占用8個字節，在64位進程中總共占用16個字節。 但是，空類型實例的對象大小分別為12和24個字節。

我看過一些文章說這是一個對齊問題，但是由於同步塊和類型句柄是指針大小的，因此我不明白為什么需要添加任何填充。

其他文章說垃圾收集器需要它，但是它對開銷有什么作用？ 它不能在那里存儲任何內容，因為如果類型具有實例字段，則實際上會使用額外的空間。 在對象完成之后，釋放之前，垃圾收集器是否需要使用該內存做某事（需要放一個東西（也許是一個指針））？

以下是一些我閱讀的有關空類型大小的文章：

.NET中類設計和通用編碼的性能考慮 ：

如果您創建了一個沒有字段的對象，並在調試器中對其進行了查看，則會注意到它的大小實際上是12個字節，而不是8個字節。對於64位進程，該對象將是24個字節。 這是因為最小尺寸基於對齊。 幸運的是，這個“額外”的4個字節的空間將由一個字段使用。

內存和字符串 ：

“最小”大小分別為12個字節和24個字節。 換句話說，您不能擁有僅屬於開銷的類型。 請注意，“ Empty”類如何占用與創建Object實例相同的大小……實際上有一些備用空間，因為CLR不喜歡對沒有數據的對象進行操作。

深入到.NET Framework內部，以查看CLR如何創建運行時對象 ：

如前所述，當前的GC實現需要至少12個字節的對象實例。 如果一個類沒有定義任何實例字段，它將攜帶4個字節的開銷。 8個字節的其余部分將由對象頭（可能包含同步編號）和TypeHandle占用。

Answer 1

是的，即使是空類也需要4/8個字節用於對象的通常存儲對象字段的部分。 因此，一個完全空的類在32位模式下仍需要4 + 4 + 4 = 12個字節，在64位模式下則需要8 + 8 + 8 = 24個字節。 當對象存在時，根本就不會使用那些額外的4/8字節。

釋放對象時需要此存儲。 然后，它可以成為堆段的空閑塊列表的一部分。 如果堆段包含固定的對象並且無法完美壓縮，則會發生這種情況。 在這種情況下，在調試版本中將sync塊設置為-1，將類型句柄設置為內部偽造的FreeObject類型。 對象大小為4個字節。

從SSCLI20源代碼可見，clr / src / vm / gcsmp.cpp文件，SetFree（）函數。

Answer 2

啊，我知道發生了什么事。

數組將其長度存儲為實例字段數據的前4個或8個字節（分別在32位和64位系統中）（在類型指針之后）。 為了獲得內存使用量的大小，CLR從方法表中獲取基本大小（由類型指針指向），然后將長度乘以每個項目的大小（也從方法表中獲取）。

換句話說，公式為：

內存大小=基本大小+長度*項目大小

CLR的實現者不是對數組使用一個公式，而對其他類型使用一個不同的公式，而是希望對兩者都使用一個公式，因此在獲取內存大小時不需要任何條件邏輯。

但是那怎么工作呢？ 其他對象類型不在其實例字段數據的前4或8個字節中存儲長度。

關鍵是項目大小，存儲在方法表中。 對於非數組類型，項目大小為0。這意味着length *項目大小將始終為0，而​​不管實例字段數據的前4或8個字節中存儲的值如何，該公式將起作用。

但是，即使實例字段數據的前4或8個字節的值無關緊要，仍需要對其進行分配以防止訪問沖突。

感謝Hans向我指出SetFree方法。 當我看到CLR本質上將一個任意對象轉換為一維字節數組時，我意識到這是假定一切都可以以這種方式轉換的原因，而對原因的調查使我想到了這個答案。