[CLR via C#]1.4 执行程序集的代码

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1. 托管程序集同时包含元数据和IL。IL是与CPU无关的机器语言。可将IL是为一种面向对象的机器语言。

2. IL也是能使用汇编语言来写的,MicroSoft专门提供了一个名为ILAsm.exe的IL汇编器和一个名为ILDasm.exe的IL反汇编。

 

3. 高级语言只公开了CLR的所有功能的一个子集,IL汇编语言允许开发人员访问CLR的所有功能。如果你需要当前使用的语言不支持的CLR功能,可以使用IL语言或者其他CLR语言。

 

4. 为了执行一个方法,首先必须将它的IL转换成为本地CPU指令,这是CLR的JIT(just-in-time或"即时")编译器的职责。

 

5. 展示一个方法首次调用发生的事情。

在Main方法执行之前,CLR会检测出Main的代码引用的所有类型。这会使CLR分配一个内部数据结构,用于管理对所引用的类型的访问。

图1-4中,Main方法引用了一个Console类型(或就叫做Console类),这将让CLR分配一个内部结构。在这个结构中,Console类型定义的每个方法都有一个相对应的记录项。每一个记录项都容纳一个地址(但目前还是没有的,还没到这一步),根据地址即可找到方法的实现。

初始化CLR分配了一个内部结构,CLR将每个记录项都设置成包含在CLR内部的一个未文档化的函数(就理解成未公开的,只有微软自己清楚的函数)。姑且就将这个函数命名为JITCompiler(MSDN找不到这个函数,为了说明流程,自己取的函数名,因为真正的函数名微软没公开)

Main方法首次调用WriteLine时,JITCompiler也就被调用了。JIT函数负责将一个方法的IL代码编译成本地CPU指令。由于IL是"即时"编译的,所有通常将这个组件成为JIT编译器或JITter。

JITCompiler函数被调用时,它知道要调用的是哪个方法,以及具体是什么类定义了该方法。于是乎,JITCompiler会在定义该类型的程序集的元数据中查找被调用的方法的IL。

接着就是验证IL代码,并将IL编译成为本地CPU指令。本地CPU指令被保存到了一个动态分配的内存块中。

然后,JITCompiler在CLR为类型创建的内部数据结构,找到与被调用的方法对应的那一条记录项,修改最初对JITCompiler的引用,让它现在指向内存块(其中包括了刚才编译好的本地CPU指令)的地址。

最后,JITCompiler函数跳转到内存块中的代码,继续执行里面的具体的功能代码,这些代码执行完后,会返回到Main中,并像往常一样继续执行。


⑧现在,Main要执行第二个WriteLine方法了。这一次,由于第一次已对WriteLine的代码进行了验证和编译,所以会直接执行内存块中的代码,完全跳过JITCompiler函数。第二个WriteLine方法执行完毕,会再次返回Main。图1-5展示了第二次调用WriteLine时发生的事。




6. 对于大多数应用程序,因JIT编译造成的性能损失并不显著。大多数引用程序会反复调用相同的方法。看到上面,你对.NET的“第一次”是否有了颠覆性的认识了。

7. CLR的JIT编译器会对本地代码进行优化,代码优化后会获得更出色的性能。

9. IL是基于栈的。这就意味着它的所有执行都要将操作数压入(push)一个执行栈,并处栈弹出(pop)结果。

10. IL提供的最大优势在于应用程序的健壮性和安全性。将IL编译成CPU指令时,CLR会执行一个名为验证(verfication)的过程。这个过程会检查高级IL代码,确定代码所做的一切都是安全的。

11. C#编译器默认生成的是安全(safe)代码,这种代码是否安全是可验证的。然而,C#编译器也允许开发人员写不安全(unsafe)代码。

12. 不安全代码允许直接操作内存地址,并可操作这些地址处的字节,通常只有在与非托管代码进行互操作,或在提升效率极高的一个算法的性能时,才会这么做。

13.  MicroSoft提供一个名为PEverify.exe的好、程序,它检查一个程序集的所有方法,并报告其中含有不安全代码的方法。

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