.Net平台程序编译执行过程

1.通用语言运行时(Common Language Runtime 简称CLR)

(1).Net框架的核心就是通用语言进行时,通用说明支持各种不同的语言在上面运行(如c#、VB、JS、J#等)。CLR相当于一个标准,它定义的特性,其他语言都必须遵循。例如CLR用异常来报告错误,那么有面向它的语言都将通过异常来报告错误。

2.程序集

(1)CLR在运行时对开发人员使用何种语言来完成源代码一无所知,最终编译器生成的是一个托管模块,是需要CLR才能执行的可执行文件,即PE文件,如下图所示

(2)托管模块介绍

假如我们有一个类为A.cs,当我们执行命令 csc /t:module A.cs,就会生成A.netmodule文件,这就是托管模块

一个托管模块包含了4部分:

PE表头:Windows操作系统要求的标准信息

CLR表头:包含和模块一起创建的元数据的朱版本号和此版本号、一些标记

元数据:一块二进制数据,里面定义了一些表,主要分为三大类:定义表、引用表、清单表

IL代码:源代码生成的中间代码

(3)直接跟CLR打交道的是程序集,一个程序集包括一或多个托管模块,可以理解为托管模块的集合以及相关资源文件。程序集由如下构成:

清单:描述组成程序集的所有文件,令 CLR 知道该程序集所有托管模块的信息,以及它所需要的外部程序集的信息。

它还描述了程序集本身的信息,例如程序集标识等(名称、版本、文化),这些都是托管模块所不具备的。

这个清单也位于程序集的某个模块之中,而这个模块就称为主模块

托管模块:(IL代码和元数据)

资源文件:(.jpeg、.gif、html)等

如下图所示

(4)一个程序集可以包含一或多个托管模块。因此,单模块程序集的结构就是它的托管模块加上清单和资源文件,这使得程序集变成自解释的。而多模块程序集,需要指定一个主模块,程序集的清单将会放入主模块中,而资源文件将视其调用模块放在对应的模块中。

Visual Studio 只能生成单模块程序集,因此,无论是使用 Debug 还是 Release 模式,都不会得到 .module 文件。

如果要生成多模块程序集,只能按照上面所描述的命令行模式,调用 csc.exe 加上合适的参数。不过,很少有人用这种方式。

3.应用程序启动过程

(1)生成一个exe程序集时,编译器/链接器会产生一些特殊的信息,并将他们嵌入到结果程序集的PE文件表头以及各个组成文件的.text文件部分。当exe文件被调用时,这些特殊的信息文件将导入CLR被加载并初始化。CLR随后会定位到应用程序的入口点方法,从而以此来启动应用程序。

(2)入口点找到之后,IL代码被编译为本地CPU指令,最后CLR跳转到编译后的本地指令,这时候托管程序才算真正执行。

(3)IL代码是即时编译的,即JIT complier,编译后的本地指令会缓存在本地内存中,当执行相同IL代码的时候,会直接调用内存块中已有的本地指令,完全跳过JITCompiler函数的验证和编译过程。


4.托管代码和非托管代码

(1)托管代码:IL代码由于生存期和执行行为都收CLR管理的缘故,所以IL代码也称为托管代码

(2)非托管代码:直接编译成目标计算机码,在公共语言运行库环境的外部,由操作系统直接执行的代码,代码必须自己提供垃圾回收,类型检查,安全支持等服务。如需要内存管理等服务,必须显示调用操作系统的接口,通常调用Windows SDK所提供的API来实现内存管理。

5.托管资源跟非托管资源

     资源分为两种,托管的内存资源,这是不需要我们操心的,系统已经为我们进行管理了;那么对于非托管的资源,就是Stream,数据库的连接,GDI+的相关对象,还有Com对象等等这些资源,需要我们手动去释放。

 对于非托管资源,您在应用程序中使用完这些非托管资源之后,必须显示的释放他们,例如System.IO.StreamReader的一个文件对象,必须显示的调用对象的Close()方法关闭它,否则会占用系统的内存和资源,而且可能会出现意想不到的错误。

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