Общая система типов (CTS - Common Type System?)

Общая спецификация типов означает, что промежуточный язык содержит богатый на­бор предопределенных типов данных. Они организованы в иерархию типов, характер­ную для сред объектно-ориентированного программирования.

Итак, набор предопределенных типов данных организован в некоторую иерархию типов

Важность для совместимости языков

Причина, по которой важна общая спецификация типов, заключается в том, что если класс наследуется от другого класса или содержит экземпляры других классов, то он должен знать, какие типы данных используются в других классах.

Именно отсутствие в прошлом какой-либо общей системы для определения этой информации и являлось тем барьером, который не позволял осуществлять наследование между языками. Такой тип информации не представлялся в стандартном исполняемом файле или DLL.

В некотором смысле проблема получения доступа к информации о типах решается по­средством метаданных в сборках. Предположим, что пишется класс на С# и он должен быть унаследован от класса, написанного на VB.NET. Для этого необходимо указать компилятору, в какой сборке определен этот класс VB.NET. Компилятор может использовать метаданные из этой сборки для выяснения того, какие методы, свойства, поля и т.п. содержит класс VB.NET. Очевидно, что компилятору необходима эта информация для компиляции исходного кода. Для разработчиков на C++ это является аналогом включения заголовочного файла. Одной из целей заголовочных файлов в C++ можно считать предоставление информации о доступных типах исходным файлам.

Однако компилятору требуется больше информации, нежели могут предоставить метаданные. Предположим, что один из методов класса VB.NET возвращает тип integer- один из стандартных типов VB.NET. С# не имеет типа данных с таким именем. Очевидно, что создавать производный класс, использовать этот метод и возвращаемое им зна­чение можно только в том случае, если компилятор знает, как привести значение типа Integer VB.NET к некоторому известному типу, определенному в С#.

Это возможно, поскольку общая спецификация типов описывает предопределенные типы данных, доступные в промежуточном языке, так что все языки, предназначенные для -NET, будут генерировать код, основанный на этом наборе типов. В нашем примере тип integer VB на самом деле представляет собой 32- разрядное целое со знаком, которому соответствует тип int32 промежуточного языка. Таким образом, в промежуточном коде переменная будет иметь именно этот тип данных. Так как компилятор С# осведомлен об этом типе, проблемы не возникает. На уровне исходного кода язык С# обращается к Int32 с помощью ключевого слова int. и компилятор будет трактовать метод VB.NET как возвращающий значение типа int.

Иерархия CTS

Общая система типов не только специфицирует простые типы данных, но и описывает об­ширную иерархию типов с четким определением позиций, в которых код имеет право определять свои собственные типы. Иерархическая структура общей системы типов отра­жает объектную методологию промежуточного языка и выглядит примерно следующим образом:

В этом дереве типы представляют собой:

Тип	Значение
Массивы	Любой тип, который содержит массив объектов.
Упакованные типы по значению	Тип по значению, который временно приведен к типу по ссылке гак, что он может храниться в куче.
Встроенные типы по значению	Большинство стандартных базовых типов, которые представляют собой числа, значения Boolean или символы.
Типы с классами	Типы, описывающие сами себя, но не являющиеся массивами.
Делегаты	Типы, разработанные для хранения ссылок на методы.
Перечисления	Наборы перечисляемых значений, в которых каждое значение представляется меткой, но хранится как числовой тип. Например, если необходимо представить таким образом цвета, то перечисления позволят записать {Red, Green, Yellow} вместо {0, 1, 2}
Интерфейсные типы	Интерфейсы
Типы-указатели	Указатели
Тип по ссылке	Любые типы данных, доступ к которым осуществ­ляется по ссылке и которые хранятся в куче
Самоописываемые типы	Типы данных, которые предоставляют информа­цию о себе для использования сборщиком мусора
Тип	Базовый класс, который представляет любой тип
Определенные пользователем типы по значению	Типы, которые определены в исходном коде и хранятся как типы по значению. В терминах С# это означает любую структуру
Определенные пользователем типы по ссылке	Типы, которые определены в исходном коде и хранятся как типы по ссылке. В терминах С# это означает любой класс
Тип по значению	Базовый класс, который представляет собой лю­бой тип по значению

В этой таблице не приведен список встроенных типов по значению.

В С# каждый предопределенный тип преобразуется ком­пилятором только в один из встроенных типов IL. То же самое справедливо для VB.

Единственный пункт, который требует пояснения, это приведенные типы по значе­нию. Существует ряд обстоятельств, при которых типы по значению необходимо вре­менно преобразовывать в типы по ссылке и сохранять в куче (сюда относятся случаи, когда типы по значению передаются по ссылке в метод и когда они специально согласу­ются с объектом). Этот процесс известен как упаковка и требует, чтобы для каждого типа по значению существовал соответствующий тип по ссылке, который представлял бы собой упакованную версию этого типа в куче.

Другими словами, всякий раз, когда в коде С# создается тип по значению, .NET формирует для него соответствующий упако­вочный тип, который применяется для представления переменных этого типа, если их необходимо использовать как типы по ссылке.