.NET 4.0: Type Equivalency (2) - 内嵌类型

上次我们谈到了.NET 4.0中为什么要引入Type Equivalency这样一个新功能，这次我们来看一个比较简单的一个程序：

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using Microsoft.Office.Interop.Excel;

namespace NOPIAExcelDemo

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            Application excelApp = new Application();

            excelApp.Workbooks.Add();

            excelApp.Visible = true;

        }

    }

}

这个程序调用Excel，创建一个新的Workbook，并把Excel主程序设置为可见。

首先，我们在VS 2010中添加一个新的C#控制台项目，然后在Solution Explorer中选择Add Reference，选择Excel 12的Interop Assembly：

选择点击OK之后，在Reference下面会多出一项Microsoft.Office.Interop.Excel的引用，在其上右键点击选择Properties：

里面有一项Embed Interop Types，修改为True。

完成之后运行程序，没发现区别是不是？呵呵，这就对了。我们回头来看看生成的代码是什么样子的。

用ILDASM打开生成的EXE，双击Manifest，结果如下：

// Metadata version: v4.0.11001

.assembly extern mscorlib

{

   .publickeytoken = (B7 7A 5C 56 19 34 E0 89 )                         // .z\V.4..

   .ver 4:0:0:0

}

.assembly extern System.Core

{

   .publickeytoken = (B7 7A 5C 56 19 34 E0 89 )                         // .z\V.4..

   .ver 4:0:0:0

}

.assembly NOPIAExcelDemo

{

    // ...

}

上面的结果说明什么呢？虽然我们之前通过Add Reference让这个项目引用了Excel的PIA，但是，这个EXE并没有对Excel的PIA的引用，也就是说，这个EXE可以独立于PIA运行！这也正是这个Feature的最直接的作用：消除PIA，直接将Interop相关的托管类型直接嵌入（Embed）到EXE中。现在我们再看看这个EXE中又有那些类型：

非常清楚，除了NOPIAExcelDemo本身的类型之外，这个EXE把Excel的PIA中部分类型，如_Application, _Workbook, WorkBooks…等等，都包括进来了。注意这些类型都是刚才的程序所引用到的，而没有用到是不会出现在这个EXE中的。再进一步看看Workbooks这个接口。注意我们调用到了了Workbooks.Add方法，而在这个EXE中的Workbooks类型也只有Add方法！那么其他方法都去了那里呢？让我们再回头看看PIA中的Workbooks类型是什么样子的：

可以看到其中的方法要多上不少。而且EXE中的Workbooks类型还有两个奇怪的_VtblGap1_3,_VtblGap2_15。这两个函数的作用是什么呢？CLR的Interop有一个不太为人知的特性：因为COM中的接口是基于虚函数表的，如果只调用虚函数表中的某个函数，而不用到其他函数，那么其他函数的入口点是可以不需要的，只需要用到的那个函数在正确的虚表位置，指向正确的函数地址即可。因此，CLR提供了一个功能，凡是接口中以_VtblGap_<N>_<M>形式命名的函数，都视为虚函数表中的M个空白项（注意N值忽略）。以Workbooks函数为例，第一个_VtblGap1_3函数表明这里有三个不用到的虚函数表项，对应着Workbooks里面的get_Application, get_Creator, get_Parent函数。Get_Parent之后正好是Add函数。在Add函数之后，又有一个_VtblGap2_15，对应着从Close到OpenXML这15个函数。注意.NET属性并非函数（而是由编译器翻译成对应的函数），因此不算在内。这种做法可以有效的节约空间占用，减少用到的接口的复杂性。这个将Interop Assembly中的类型“拖入”到用户的EXE中的操作，我们内部称之为Pull-in，是由C#编译器实现的。

谈了这么多，总结一下：C#编译器允许将Interop Assembly中的类型直接嵌入在最终生成的EXE中，从而断绝和Interop Assembly（包括PIA）之间的引用关系。需要Interop Assembly从此只限于在编译时，而非运行时。

不过，这个只解决了问题的一部分，那就是如何避免最终的EXE和Interop Assembly之间存在引用关系。然而，最重要的是，如果在另外的Assembly中，也引用到了另外版本的Interop Assembly中的某个类型，比如Office 11中的Workbooks，在这种情况下，如何解决托管类型冲突的问题呢？答案在TypeIdentifierAttribute中。如果我们查看EXE中的Workbooks的接口定义，我们会发现下面的内容：

.class interface public abstract auto ansi import Microsoft.Office.Interop.Excel.Workbooks

       implements [mscorlib]System.Collections.IEnumerable

{

  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.TypeIdentifierAttribute::.ctor(string,

                                                                                                string) = ( 01 00 00 00 00 00 ) 

  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.GuidAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 24 30 30 30 32 30 38 44 42 2D 30 30 30 30   // ..$000208DB-0000

                                                                                                  2D 30 30 30 30 2D 43 30 30 30 2D 30 30 30 30 30   // -0000-C000-00000

                                                                                                  30 30 30 30 30 34 36 00 00 )                      // 0000046..

} // end of class Microsoft.Office.Interop.Excel.Workbooks

其中的TypeIdentifierAttribute是Type Equivalency，也就是NOPIA这个Feature的核心内容。在下一篇文章中，我将讲解这个Attribute的作用，以及C#编译器如何处理具有这个Attribute的类型之间的交互。

作者: 张羿
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