C#泛型(MSIL)的內部是怎麼實現的?

• Dictionary& 是其原始狀態的open generic type；

• Dictionary& 是一個constructed type，但尚未填滿所有泛型參數，所以雖然是constructed generic type但還不是closed generic type，而還是一種open狀態；
• Dictionary& 是一個closed generic type。

CLR在運行時會為一個泛型類型的open generic type和所有constructed type（包括closed與尚未closed的）生成各自獨立的元數據（例如MethodTable），用於描述該類型的特徵；這些元數據也會有一些共享的部分（例如EEClass）。這樣所有泛型類型的反射操作就都可以支持了。例如

注意這個實例化是惰性（lazy）的——只有CLR在運行過程中「遇到」的泛型類型才會對其實例化。

using System;

class Program
{
static void Main()
{
var g = typeof(System.Collections.Generic.Dictionary&<,&>);
var g1 = g.MakeGenericType(new []{ typeof(string), g.GenericTypeArguments[1] });
var g2 = g.MakeGenericType(new []{ g1.GenericTypeArguments[0], typeof(int) });
Console.WriteLine("{0}, IsGenericType: {1}, IsGenericTypeDefinition: {2}, ContainsGenericParameters: {3}", g, g.IsGenericType, g.IsGenericTypeDefinition, g.ContainsGenericParameters);
Console.WriteLine("{0}, IsGenericType: {1}, IsGenericTypeDefinition: {2}, ContainsGenericParameters: {3}", g1, g1.IsGenericType, g1.IsGenericTypeDefinition, g1.ContainsGenericParameters);
Console.WriteLine("{0}, IsGenericType: {1}, IsGenericTypeDefinition: {2}, ContainsGenericParameters: {3}", g2, g2.IsGenericType, g2.IsGenericTypeDefinition, g2.ContainsGenericParameters);
}
}


輸出是：

System.Collections.Generic.Dictionary`2[TKey,TValue], IsGenericType: True, IsGenericTypeDefinition: True, ContainsGenericParameters: True
System.Collections.Generic.Dictionary`2[System.String,TValue], IsGenericType: True, IsGenericTypeDefinition: False, ContainsGenericParameters: True
System.Collections.Generic.Dictionary`2[System.String,System.Int32], IsGenericType: True, IsGenericTypeDefinition: False, ContainsGenericParameters: False


上面的例子里g是generic type definition，是最初始的open generic type；

g2是closed constructed generic type。

• 泛型參數綁定的值是值類型時，CLR的JIT編譯器會為每一個這樣的closed generic type / method生成完全特化的native code，不同實例化泛型類型之間不共享代碼，這跟C++的模型一樣；
• 泛型參數綁定的值是引用類型時，CLR的JIT編譯器會為所有這樣的closed generic type / method生成一份共享的native code，而類型特化的信息存在一個額外的表裡面由每個實例化泛型類型自己帶著。這樣就共享了大部分內容，只帶有少量數據不共享。這些不共享的數據主要用來支持諸如new T()、typeof(T)、(T)、is T、as T之類的運算。這比C++的模型稍微複雜一點，優點是共享了更多東西（代碼），缺點是在需要對T特化的地方可能會稍微慢一點（但大部分對引用的操作其實都不需要對T特化，所以實際性能並不會受太大影響）。

當然，還得考慮到帶有多個泛型參數的泛型類型的情況，但都可以套用上面兩條規則去推導。