静态字段在内部如何工作？

Question

假设你有一个班级，

class Foo
{
    public static bar;
}

当你说：

new Foo();

我可以想象在内存中，为这个对象保留了一个空间。

......当你再说一次时：

new Foo(); 

......现在你有另一个可用于该物体的空间。

然而，静态场的确切位置在哪里？

我真正想要学习的是：

对象的引用如何引用它们引用的对象的相同字段？

Answer 1

虽然类型系统的具体细节是依赖于实现的，但是让我更详细地介绍一下它取决于和你不应该关心。我将根据书籍CLR via C# by Jeffrey Richter和文章See How the CLR Creates Runtime Objects by Hanu Kommalapati et al.（original MSDN May 2005 issue）描述它在Microsoft的实现（.NET）中是如何工作的。

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假设你有一个班级：

class Foo
{
    // Instance fields
    string myBar = "Foobar";
    int myNum;

    // Static fields
    static string bar = "Foobar";
    static int num;
}

Foo myFoo = new Foo();
Type typeOfFoo = typeof(Foo);

实例字段在哪里生效？

每当你说new Foo()时，就会为对象实例分配和初始化空间，并调用构造函数。此实例在下图中显示为 Foo 的实例。例如实例仅包含类的实例字段（在本例中为myBar和myNum），对于在堆上分配的对象，运行时使用的两个额外字段（Sync block index和{ {1}}）。类型句柄是指向Type handle对象的指针，该对象描述实例的类型，在本例中为类型的Foo 。

再次说Type时，会分配新空间，该空间将再次包含该类型实例字段的空间。如您所见，实例字段与对象实例相关联。

运行时将每个实例字段放在距对象数据开头的固定偏移处。例如，new Foo()可能位于抵消+4。实例字段的地址只是对象的地址加上字段的偏移量。

静态字段在哪里生效？

C＃和Java中的静态字段不与任何对象实例相关联，而是与类型相关联。类，结构和枚举是类型的示例。只有一次（每种类型）分配一些空间来保存静态字段的值。为描述类型的myBar结构中的静态字段分配空间是有意义的，因为每种类型只有一个Type个对象。这是C＃和Java采用的方法。

运行时加载类型时会创建Type对象 ¹ 。此结构包含运行时能够分配新实例，调用方法和执行转换等所需的各种信息。它还包含静态字段的空间，在本例中为Type和bar。

运行时将每个静态字段放置在距类型数据开头的某个偏移处。每种类型都有所不同。例如，num可能位于偏移+64。静态字段的地址是bar对象的地址加上字段的偏移量。这种类型是静态的。

¹ ）在Microsoft .NET中，多个不同的结构描述了一种类型，例如 MethodTable 和 EEClass 结构。

Answer 2

这完全取决于有问题的实施。对于C＃和Java，允许运行时确定存储变量内存的位置。对于C和大多数编译语言，编译器都会做出此决定。

话虽如此，在实践中，并不重要。它由规范确定的用法，因此您可以自由地使用知道行为的变量。

Answer 3

这种语言因语言而异，甚至可能因平台而异：...

例如，在.NET端，静态成员是＆＃34;关联的＆＃34;使用管理EEClass定义，其中可以是一个堆分配的 OR a＆＃34;无论在哪里＆＃34;已分配的成员（C＃规范没有指定堆/堆栈行为，它是VM的实现细节）

Answer 4

可能有例外，但对于引用类型，new - 关键字通常在名为“heap”的内部数据结构中创建一个对象。堆由CLR（公共语言运行时）管理。无论您是静态成员还是实例成员还是局部变量都没有区别。

静态成员和实例成员（没有关键字static的成员）之间的区别在于，每个类型（类，结构）只存在一次静态成员，每个实例（每个对象）存在一次实例成员。

它只是静态的参考;此区别不适用于引用的对象（除非该对象是值类型）。静态成员，实例成员和局部变量都可以引用同一个对象。

Answer 5

对于Java，静态字段引用的对象将像其他对象一样驻留在on the heap：

  

堆是运行时数据区，从中分配所有类实例和数组的内存。

该字段将在the class is loaded时初始化（如果声明包含初始化），该字段在第一次出现以下任何一个之前发生：

  

  
• 创建了一个类的实例。
  
• 调用类声明的静态方法。
  
• 分配由类声明的静态字段。
  
• 使用类声明的静态字段，字段不是常量变量（§4.12.4）。
  

通过2个特殊的JVM指令getstatic和putstatic来访问静态字段。但除了这种区别外，静态字段与非静态字段类似。

Answer 6

我只熟悉C＃，这是我对它的理解：

然后程序启动，它将所有相关程序集加载到AppDomain中。 加载assambly时，将调用所有静态构造函数，包括静态字段。他们将住在那里，卸载它们的唯一方法就是卸载AppDomain。

Answer 7

静态成员和常量存储在堆上。与堆上可以进行垃圾收集的对象不同，静态成员和常量一直保持到Appdomain被拆除为止，因此曾经应该小心处理静态字段

Answer 8

静态变量属于类而非对象，因此即使初始化数千个bar时刻，内存中也只有一个Foo。

Answer 9

这取决于语言的语言或语言的设计者。如果我谈论Java，静态成员存储在JVM的Method区域中，并且所有对象都链接到它们。还有一件事非常重要，我们可以访问静态数据成员而无需创建类的对象。这意味着将内存分配给静态数据成员不依赖于对象的创建。类。

Answer 10

按规范，静态变量存储在Constant Pool中。 JVM将此信息存储在Permanent Generation中。

Answer 11

通常，静态变量存储在程序存储器的数据段中。 因此，对于正在运行的程序中创建/正在运行的每个类，将在数据段上创建静态变量，并在代码段中初始化所有其他变量。

所以基本上它就像

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+ DATA Segment
+   -static vars
+   
+----------------------------------
+  instances | instances | instances|
+            |           |          |

这里单个区域在实例之间共享。

来自wikipedia的

    “数据区包含程序使用的全局和静态变量     用值显式初始化。“