Нахождение методов в памяти

В .NET реализация методов находится в памяти в 2 экземплярах: MSIL-коде, и в машинном коде. При компиляции MSIL-кода JIT создает в памяти функции на машинном коде. При этом JIT знает соответствия между .NET методами, и адресами функций на машинном коде. В итоге при генерации машинного кода JIT просто подставляет адреса этих функций. Они не будут меняться (перемещаться в памяти), так что волноваться не о чем.

Пример. C# код:

Console.ReadKey();
Console.ReadKey();
Console.ReadKey();
Debugger.Break();

Сгенерированный машинный код:

lea         rcx,[rsp+48h]  
xor         edx,edx  
call        000007FEF1820C00  // Console.ReadKey
lea         rcx,[rsp+38h]  
xor         edx,edx  
call        000007FEF1820C00  // Console.ReadKey
lea         rcx,[rsp+28h]  
xor         edx,edx  
call        000007FEF1820C00  // Console.ReadKey
call        000007FEF181E870  // Debugger.Break

Как видно, в рантайме никто не ищет методы, иначе все бы работало намного медленнее.

CLR держит в памяти структуры, называемыми Method Table Structure. Для каждого класса и каждого метода CLR помнит, есть ли скомпилированная в машинный код версия метода, и если есть, то где находится ее адрес.

Для каждого типа CLR создает структуру, которая описывает его. В этой структуре находится таблица методов (включая информацию по виртуальным методам). Все эти CLR-структуры находятся в отдельной области памяти, которой управляет CLR. Область памяти с экземплярами .NET-классов (Managed Heap) находиться отдельно, и она управляется сборщиком мусора.

как программа знает как (или по какому адресу) выполнять эти методы?

Каждая программа работает с памятью не напрямую с физической, а с виртуальной памятью, думая, что она владеет полностью всей памяти и никто(другой процесс) не может ей мешать, хотя по факту часть программы может вообще находится не в ОЗУ, а быть выгруженной на диск, но для программы это прозрачно и она видит непрерывное адресное пространство.

Как следствие, компилятор на стадии компиляции может указать, что такой то метод находится по такому-то адресу, а такой то по такому не вычисляя ничего в рантайме.

Далее ОС используя виртуальные таблицы преобразует виртуальную память в физическую и обращается к физическим ячейкам.

Рихетр "Операционные системы"