iOS 类存储 与 C# 类存储 的差异

C# 中类的代码（包括方法、属性等成员）的存储机制与 Objective-C 有显著差异，其核心依赖于 ​CLR（公共语言运行时）的方法表（Method Table）和虚拟方法表（vtable）机制，通过内存地址偏移实现高效调用。以下是具体原理和对比：

---

⚙️ ​1. C# 类的代码存储机制​

（1）​方法表（Method Table）​​

• ​核心结构​：每个加载到内存的类在 CLR 中对应一个方法表，存储在 ​Loader Heap（加载器堆）​​ 中。
• ​内容组成​：
  • ​类型元数据​：如类型标识、父类指针、接口映射表等。
  • ​方法槽（Slots）​​：存储类中所有方法（包括虚方法、非虚方法）的实际内存地址。
  • ​静态字段​：静态变量的内存空间直接内嵌在方法表中。
• ​内存布局示例​：

  ┌───────────────────┐
  │    Method Table   │
  ├───────────────────┤
  │  Type Metadata    │ → 类名、父类、接口等  
  ├───────────────────┤
  │  vtable (Slots)   │ → [Method1地址][Method2地址]...  
  ├───────────────────┤
  │   Static Fields   │ → 静态变量存储区  
  └───────────────────┘

（2）​对象实例与方法调用​

• ​对象头（Object Header）​​：每个对象实例在堆中分配时，头部包含一个 ​指向方法表的指针​（称为类型句柄）。
• ​方法调用流程​：
  1. 通过对象头找到方法表。
  2. 在 vtable 中按偏移量定位方法槽。
  3. 跳转到方法槽指向的实际代码地址执行。

  // 示例：方法调用
  var obj = new MyClass();
  obj.MyMethod();  // 实际执行：obj->方法表->vtable[MyMethod_slot]

（3）​静态成员与代码段​

• ​静态方法​：代码本身存储在 ​代码段（Text Segment）​，但方法表中会记录其地址，调用时直接跳转（无需对象实例）。
• ​静态字段​：存储于方法表内部的静态区，生命周期与应用程序域（AppDomain）绑定。

---

⚖️ ​2. 与 Objective-C 的对比​

​特性​	​Objective-C​	​C#​​
​类代码存储位置​	代码段（Text Segment）	代码段（方法体）+ Loader Heap（方法表）
​方法调用机制​	消息分发（objc_msgSend）动态查找方法实现	vtable 偏移跳转（静态绑定+动态优化）
​内存模型​	非连续（通过 isa 指针链式查找）	连续方法表 + 对象头指针
​扩展性​	运行时动态添加方法（Category）	仅支持预编译固定布局

---

🔧 ​3. 关键设计优势​

1. ​性能优化​

   • ​虚方法调用​：vtable 通过固定偏移实现 O(1) 时间复杂度的跳转，远快于 Objective-C 的消息查找。
   • ​内联缓存（Inline Caching）​​：JIT 编译器对高频调用的虚方法生成直接跳转代码，避免查表开销。

2. ​内存安全​

   • 方法表由 CLR 统一管理，避免开发者直接操作内存地址，防止非法访问。

3. ​跨语言兼容​

   • 方法表是 .NET 跨语言（C#、VB.NET 等）的核心基础，所有语言共享同一套元数据模型。

---

💎 ​总结​

C# 通过 ​方法表（Loader Heap） + 代码段（方法体）​​ 的二元结构存储类代码：

• ​方法表​ 作为核心枢纽，统一管理方法的寻址、静态字段和类型元数据；
• ​对象实例​ 通过对象头快速绑定到方法表，实现高效方法调用；
• ​静态成员​ 直接嵌入方法表或代码段，与类生命周期一致。

相比 Objective-C 的动态消息机制，C# 的 vtable 偏移模型在性能上更具优势，但牺牲了运行时灵活性。