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本文將介紹以下內容：

• .NET 基礎架構概念 
• 類(lèi)型基礎
• 通用類(lèi)型系統
• CLI、CTS、CLS的關(guān)系簡(jiǎn)述

1. 引言

本文不是連環(huán)畫(huà)，之所以在開(kāi)篇以圖形的形式來(lái)展示本文主題，其實(shí)就是想更加特別的強調這幾個(gè)概念的重要性和關(guān)注度，同時(shí)希望從剖析其關(guān)系和聯(lián)系的角度來(lái)講述.NET Framework背后的故事。因為，在作者看來(lái)想要深入的了解.NET，必須首先從了解類(lèi)型開(kāi)始，因為CLR技術(shù)就是基于類(lèi)型而展開(kāi)的。而了解類(lèi)型則有必要把焦點(diǎn)放在.NET類(lèi)型體系的公共基礎架構上，這就是：通用類(lèi)型系統（Common Type System, CTS）。

我之所以將最基本的內容以獨立的章節來(lái)大加筆墨，除了為后面幾篇關(guān)于對類(lèi)型這一話(huà)題深入討論做以鋪墊之外，更重要的是從論壇上、博客間，我發(fā)現有很多同行對.NET Framework基礎架構的幾個(gè)重要體系的理解有所偏差，因此很有必要補上這一課，必備我們在深入探索知識的過(guò)程中，能夠游刃有余。

2. 基本概念

還是老套路，首先引入MSDN對通用類(lèi)型系統的定義，通用類(lèi)型系統定義了如何在運行庫中聲明、使用和管理類(lèi)型，同時(shí)也是運行庫支持跨語(yǔ)言集成的一個(gè)重要組成部分。通用類(lèi)型系統執行以下功能：

• 建立一個(gè)支持跨語(yǔ)言集成、類(lèi)型安全和高性能代碼執行的框架。
• 提供一個(gè)支持完整實(shí)現多種編程語(yǔ)言的面向對象的模型。
• 定義各語(yǔ)言必須遵守的規則，有助于確保用不同語(yǔ)言編寫(xiě)的對象能夠交互作用。

那么我們如何來(lái)理解呢？

還是一個(gè)現實(shí)的場(chǎng)景來(lái)引入討論吧。小王以前是個(gè)VB迷，寫(xiě)了一堆的VB.NET代碼，現在他變心了，就投靠C#的陣營(yíng)，因為流行嘛。所以當然就想在當前的基于C#開(kāi)發(fā)的項目中，應用原來(lái)VB.NET現成的東西，省點(diǎn)事兒:-)。那么CLR是如何來(lái)實(shí)現類(lèi)型的轉換的，例如Dim i as Single變量i，編譯器會(huì )自動(dòng)的實(shí)現將i由Single到float的映射，當然其原因是所有的.NET編譯器都是基于CLS實(shí)現的。具體的過(guò)程為：CTS定義了在MSIL中使用的預定義數據類(lèi)型，.NET語(yǔ)言最終都要編譯為IL代碼，也就是所有的類(lèi)型最終都要基于這些預定義的類(lèi)型，例如應用ILDasm.exe分析可知，VB.NET中Single類(lèi)型映射為IL類(lèi)型就是float32，而C#中float類(lèi)型也映射為float32，由此就可以建立起VB.NET和C#的類(lèi)型關(guān)系，為互操作打下基礎。

過(guò)去，由于各個(gè)語(yǔ)言在類(lèi)型定義方面的不一致，造成跨語(yǔ)言編程實(shí)現的難度，基于這一問(wèn)題，.NET中引入CTS來(lái)解決各個(gè)編程語(yǔ)言類(lèi)型不一致的問(wèn)題，類(lèi)型機制使得多語(yǔ)言的代碼可以無(wú)縫集成。因此CTS也成為.NET跨語(yǔ)言編程的基礎規范，為多語(yǔ)言的互操作提供了便捷之道?？梢院?jiǎn)單的說(shuō)，基于.NET的語(yǔ)言共同使用一個(gè)類(lèi)型系統，這就是CTS。

進(jìn)一步的探討通用類(lèi)型系統的內容，我們知道CTS支持兩種基本的類(lèi)型，每種類(lèi)型又可以細分出其下級子類(lèi)，可以以下圖來(lái)表示：

.NET提供了豐富的類(lèi)型層次結構，從上圖中也可以看出該層次結構是基于單繼承層次實(shí)現的，反映了.NET面向對象原則中實(shí)現單繼承、接口多繼承的特點(diǎn)。關(guān)于值類(lèi)型和引用類(lèi)型，是之后要探討的重點(diǎn)內容，也是『品味類(lèi)型』子系列的重中之重，在此不作進(jìn)一步探討，但是上面的這張圖有必要清楚的印在心中，因為沒(méi)有什么比這個(gè)更基礎的了。  

3. 位置與關(guān)系

位置強調的是CTS在.NET技術(shù)框架中的位置和作用，作者期望以這種方式來(lái)自然的引出.NET技術(shù)架構的其他基本內容，從而在各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)的層次中，來(lái)講明白各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)的些細聯(lián)系，從大局的角度來(lái)對其有個(gè)基本的把握。我想，這樣也可以更好的理解CTS本身，因為技術(shù)從來(lái)都不是孤立存在的。

.NET技術(shù)可以以規范和實(shí)現兩部分來(lái)劃分，而我們經(jīng)常強調和提起的.NET Framwork，主要包括公共語(yǔ)言運行時(shí)（Common Language Runtime, CLR）和.NET框架類(lèi)庫（Framework Class Library, FCL），其實(shí)是對.NET規范的實(shí)現。而另外一部分：規范，我們稱(chēng)之為公共語(yǔ)言架構（Common Language Infrastructure, CLI），主要包括通用類(lèi)型系統（CTS），公共語(yǔ)言規范（Common Language Specification, CLS）和通用中間語(yǔ)言（Common Intermediate Language, CIL）。我們以圖的形式來(lái)看看CTS在.NET技術(shù)陣營(yíng)中的位置，再來(lái)簡(jiǎn)要的介紹新登場(chǎng)的各個(gè)明星。

• CLI，.NET技術(shù)規范，已經(jīng)得到ECMA（歐洲計算機制造商協(xié)會(huì )）組織的批準實(shí)現了標注化。
• CTS，本文主題，此不冗述。
• CLS，定義了CTS的子集，開(kāi)發(fā)基于CTS的編譯器，則必須遵守CLS規則，由本文開(kāi)頭的圖中就可以看出CLS是面向.NET的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言必須支持的最小集合。
• CIL，是一種基于堆棧的語(yǔ)言，是任何.NET語(yǔ)言編譯產(chǎn)生的中間代碼，我們可以理解為IL就是CLR的匯編語(yǔ)言。IL定義了一套與處理器無(wú)關(guān)的虛擬指令集，與CLR/CTS的規則進(jìn)行映射，執行IL都會(huì )翻譯為本地機器語(yǔ)言來(lái)執行。常見(jiàn)的指令有：add, box, call, newobj, unbox。另外，IL很類(lèi)似于Java世界里的字節碼（Bytecode），當然也完全不是一回事，最主要的區別是IL是即時(shí)編譯（Just in time, JIT）方式，而B(niǎo)ytecode是解釋性編譯，顯然效率上更勝一躊。
• .NET Framework，可以說(shuō)是CLI在windows平臺的實(shí)現，運行與windows平臺之上。
• CLR，.NET框架核心，也是本系列的核心。類(lèi)似于Java世界的JVM，主要的功能是：管理代碼執行，提供CTS和基礎性服務(wù)。對CLR的探討，將伴隨著(zhù)這個(gè)系列的成長(cháng)來(lái)慢慢展開(kāi)，在此就不多說(shuō)了。
• FCL，提供了一整套的標準類(lèi)型，以命名空間組織成樹(shù)狀形式，樹(shù)的根是System。對程序設計人員來(lái)說(shuō)，學(xué)習和熟悉FCL是突破設計水平的必經(jīng)之路，因為其中數以萬(wàn)計的類(lèi)幫助我們完成了程序設計絕大部分的基礎性工作，重要的是我們要知道如何去使用。

可見(jiàn)，這些基本內容相互聯(lián)系，以簡(jiǎn)單的筆墨來(lái)澄清其概念、聯(lián)系和功能，顯然還不夠力度。然而在此我們以?huà)伌u引玉的方式來(lái)引入對這些知識的探求，目的是給一個(gè)入口，從此來(lái)進(jìn)行更深入的探索是每個(gè)設計人員的成長(cháng)的關(guān)鍵，就像對FCL的認識，需要實(shí)踐，需要時(shí)間，需要心思。 

4. 通用規則

• .NET中，所有的類(lèi)型都繼承自System.Object類(lèi)。
• 類(lèi)型轉換，通常有is和as兩種方式，具體的探討可以參考我的另一拙作《第一回：恩怨情仇：is和as》。另外，還有另外的幾個(gè)類(lèi)型轉換的方式：（typename）valuename，是通用方法；Convert類(lèi)提供了靈活的類(lèi)型轉換封裝；Parse方法，適用于向數字類(lèi)型的轉換。
• 可以給類(lèi)型創(chuàng )建別名，例如，using mynet = Anytao.net.MyClass，其好處是當需要有兩個(gè)命名空間的同名類(lèi)型時(shí)，可以清楚的做以區別，例如：

其實(shí)，我們常用的int、char、string對應的是System.Int32、System.Char、System.String的別名。

• 一個(gè)對象獲得類(lèi)型的辦法是：obj.GetType()。
• Typeof操作符，則常在反射時(shí)，獲得自定義類(lèi)型的Type對象，從而獲取關(guān)于該類(lèi)型的方法、屬性等。
• 可以使用 CLSCompliantAttribute 將程序集、模塊、類(lèi)型和成員標記為符合 CLS 或不符合 CLS。
• IL中使用/checked+開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行基元類(lèi)型的溢出檢查，在C#中實(shí)現這一功能的是checked和unchecked操作符。
• 命名空間是從功能角度對類(lèi)型的劃分，是一組類(lèi)型在邏輯上的集合。

5. 結論

類(lèi)型的話(huà)題，是個(gè)老掉牙的囫圇覺(jué)，但也是個(gè)永不言退的革命黨。在實(shí)際的程序設計中，我們經(jīng)常要吃這一虧。因為，很多異常的產(chǎn)生，很多性能的損耗，很多冗余的設計都和類(lèi)型解下不解之緣，所以清晰、清楚的了解類(lèi)型，沒(méi)有什么不可以。重要的是，我們以什么角度來(lái)了解和化解，內功的修煉還是要從內力開(kāi)始。本系列不求包羅萬(wàn)象，但求以更新鮮、更全面的角度，清楚、干凈、深入的把某個(gè)問(wèn)題說(shuō)透，此足尹。

品味類(lèi)型，就從CTS開(kāi)始了。  

參考文獻

（USA）Jeffrey Richter, Applied Microsoft .NET Framework Programming

（USA）David Chappell， Understanding .NET

廣而告之

[預告]

簡(jiǎn)要的探索了CTS的基本知識和幾個(gè)關(guān)系，我們將要把筆墨著(zhù)重在對類(lèi)型的深入探索上，近期本系列就以類(lèi)型這一話(huà)題為核心來(lái)了解以下幾個(gè)相關(guān)主題：值類(lèi)型和引用類(lèi)型，裝箱與拆箱，強類(lèi)型等。這些概念和技術(shù)都是.NET基本知識中最重要的內容，我將通過(guò)自己的視角和觀(guān)點(diǎn)來(lái)揭開(kāi)類(lèi)型概念中的重要知識點(diǎn)，層層深入、循序漸進(jìn)的打開(kāi)通向.NET更深層次的大門(mén)。

所以，本文是個(gè)鋪墊，下回會(huì )更精彩和期待。