理解靜態成員(static)的本質---類型對象

我們只知道靜態成員的用法，比如調用一個靜態方法要用類名去點出來，比如Math.Max()，但是為什麼是這樣調用呢？為什麼靜態構造函數不能有訪問修飾符？為什麼靜態構造函數沒有參數？靜態函數的執行時間又是什麼時候？為什麼？

在面向對象中，萬物皆對象。其中就有一種對象叫作類型對象，類型對象就是我們創建一個class時所代表的對象。

    class Program
    {
        public static string name;//靜態欄位 
        public string tag;//實例欄位 
        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();//Program是類型對象，p是這個類型對象的實例對象
        }
    }

在C#中，每個AppDomain都保證了一個類型對象的唯一性（原理後面再解釋）。

類型對象是實例對象的模板，具體來說，就是運用new操作符實例化一個對象的時候，CLR首先會計算類型對象中定義的實例欄位所需要的位元組數，然後會為對象分配兩個額外的欄位（類型對象指針和同步塊索引）所需要的位元組（順便說下，C#中每個對象都有兩個額外的欄位），最後返回對象的引用。其中實例對象的類型對象指針指向的就是類型對象。

既然說了所有對象都有兩個額外的欄位，那麼類型對象顯然也是有的，類型對象指向的是Type類型，即所有的類型對象都相當於是Type類型對象的實例。而Type類型的類型對象指針指向的是它本身。這也就理解了下麵這個代碼的意義。

 Type t1 = p.GetType();
 Type t2 = typeof(Program);

同時也可以利用類型對象指針去思考下虛方法的調用原理。

那麼類型對象什麼時候初始化呢？它又是用什麼來初始化呢？

要創建一個類型的實例或者調用類型對象的成員的時候，才需要初始化類型對象。因為畢竟只有有了模塊才能實例化出來，有了對象才能使用它的成員，所有的靜態成員都是屬於類型對象而不屬於類型的實例，所以調用的時候用的是類名直接點出來。就像類型的實例方法，是用類型的實例名點出來一樣。在C#中，對象的初始化幾乎都是通過調用構造函數來實現的（object的MemberwiseClone,以及反序列化除外）。要初始化一個類型對象必須調用類型對象的構造函數，它就是我們所知道的靜態構造函數(類型構造器)。類型的靜態構造函數是用來初始化類型對象的，而實例構造函數是用來初始化類型的實例對象的。

程式運行時，我們無法創建類型對象，類型對象的創建都是由CLR來執行的，所以靜態構造函數是沒有訪問修飾符的，即它永遠是private。因此它也沒有參數，即使有，也沒有什麼意義，因為都是由CLR執行的，所以類型構造器是沒有參數且不能有訪問修飾符。在程式集的清單元數據文件中，記錄了若幹個表，其中就有方法定義表，大致就是記錄方法的名稱、標誌、索引等。在CLR編譯一個方法的時候，它會從元數據中看下這個方法中都引用了哪些類型，然後檢查當前的AppDomain中是否已經執行了這個類型的構造器，如果沒有執行，那麼就執行它。當然方法可能被多個線程同時訪問，所以調用靜態構造函數的時候，調用線程會獲得一個互斥鎖，其它線程等待，當調用線程執行完成以後就會，其它線程再次進入方法時發現方法已經被執行了就會直接返回。

這就是類型對象。

其實泛型類也是類型對象。而且由泛型類型創建出的類型對象也是分別獨立的。

namespace Static
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            GenericType<int>.name = "Close Type";
           // Console.WriteLine(GenericType<>.name);               //C#不支持開放類型，所以會報錯
            Console.WriteLine(GenericType<int>.name);              //列印結果 ： Close Type
            Console.WriteLine(GenericType<float>.name);            //列印結果 ： Open Type
            Console.ReadKey();
        }
    }
    class GenericType<T>                                           //GenericType<>類型對象
    {
        public static string name = "Open Type";
    }
}

 可以看到GenericType<int>、GenericType<float>、GenericType<>是不同的類型對象。所以現在更好理解const、readonly、static readonly之間的區別了。