CLR_VIA_C# 学习笔记（1）

CLR 介绍

从Code 到Module

 

 

C# 代码被编译器拿去编译生成IL，32位的生成PE32 Header，64位 生成PE32+ Header. 还有CLR Header ,Metadata , IL。

 

PE32 + ,PE32 Header :包含目标平台是64还是32位系统，文件类型(GUI,CUI,DLL)

CLR Header:CLR 版本，模块大小，资源，签名等

Metadata:类型表，类成员定义等

IL: 除Metadata定义外的代码逻辑，一些方法等，运行期CLR会调用JIT 编译器编译IL为CPU指令。

Metadata其它用途：

1.      Metadata打包了所有类定义(好比C/C++中的头文件)，并和IL最终编译为Assembly(dll)

2.      Metadata为visual studio提供智能感知的数据来源

3.      GC根据metadata的定义决定对象的生命周期

 

 

 

 

从Managed Module到Assembly

 

 

 

完成了从source code到module的编译后，第二次编译会把多个module文件编译，用assemblylinker链接构成Assembly文件，就是dll或exe。

 

 

 

 

 

 

 

 

运行EXE(加载dll)的过程

 

 

 

 

JIT执行过程

方法执行前，CLR会加载main函数中引用到的类型以及方法，并为其分配一个初始地址，在JIT编译过程，在生成CPU指令之后，修改这个地址。

 

 

 

 

 

 

第一步 : 生成CPU指令保存在堆栈

 

第二步：修改方法地址为保存CPU指令的地址

 

 

 

注意：JIT的过程只在第一次call方法时会触发，生成了nativeinstruction之后，下次在call 方法，就会直接找到生成好的CPU指令了。

JIT 的其他功能：

1.      根据CPU类型，生成效率较高的指令（例如奔腾和AMD）

2.      在程序运行时，不断的对IL调优

3.      在CPU级别的一些代码，直接生成结果，从而优化IL。例如if(numberOfCpu > 1)，JIT如果遇到多核环境会生成true，单核生成false

 

Optimize+

当软件版本release时，有些debug时生成的IL是不需要的，因此可以选择使用编译开关(optimize+)，visual studio 选择release就使用了这个开关。会带来以下好处：

1.      移除NOP(No Operation) 指令 ，主要是一些断点

2.      IL文件会更小，减少workingset

3.      不会生成pdb调试文件

PDB文件是debugger用来map IL到源代码，调试时才使用。

 

NGen.exe

用途：可以预先把IL生成为CPU指令，这样在运行时，CLR找到NGEN.EXE生成的文件，就不会触发JIT执行动态编译，而是直接运行生成好的指令文件。

好处：

1.      对于一个assembly被多个程序共享同时运行的情况，workingset会被减少

2.      提高启动时间

弊端：

1.      会享受不到一切JIT的提供的代码优化。

2.      如果选择NGen.exe ， 要实时与IL编译时 的以下参数同步:

a.      CLR版本

b.     CPU类型

c.      Windows版本

d.     引用Assembly的版本号

 

 

进程和appdomain

在CLR中，每个application可以access的内存在App Domain中，一个进程可以包含多个appdomain。App domain 可以共享进程中的资源。

 

 

 

FCL , CTS , CLS

Framework Class Library

.NetFramework提供了大量的类库简化编程，有Web，Service，GUI, Console ,Windows Service , Library 等等方面。在此就不一一列举了。

 

Common Type System

当基于.NET需要多语言混合编程时，就需要考虑CTS 定义的一些规则了，需要考虑.NET平台的其他语言的能力。例如C++支持多继承，可是混合编程的编译环境会触发编译错误。

 

Common LanguageSpecification

和CTS一样，在基于.NET进行多语言混合编程时，也要考虑其他语言的能力，例如VB.net中不区分大小写。

给assembly加上Attribute ：[assembly:CLSCompliant(true)] , 就告诉编译器，这个组件的target是多语言环境，代码中可以使用的定义，语法，能力，都是基于.NET平台中所有语言都不冲突的，在CLS允许范围内。