CLR笔记：1.CLR的执行模型
术语： CLR ：Common Language Runtime 公共语言运行期，有多种不同编程语言使用的运行库
托管模块：Managed Module，一个标准的MS Window可移植执行体文件(32位PE32或64位PE32+)
IL：Intermediate Language 中间语言，又叫托管代码(由CLR管理它的执行)
元数据：metadata，一系列特殊的数据表
程序集：Assembly，抽象的
JIT：just-in-time 即时编译，将IL编译成本地CPU指令(本地代码)
FCL：Framework Class Library，Framework 类库
CTS：Common Type System，通用类型系统，描述了类型的定义及其行为方式
CLI：Common Language Infrastructure，公共语言基础结构，这是MS提交给ECMA的一个标准，由CTS和其他Framwork组件构成
CLS：Common Language Specfication，公共语言规范，详细规定了一个最小特性集
1.1 将源代码编译成托管模块
CLR编译过程： C#源码文件——C#编译器编译——托管模块(IL和元数据)
托管模块的各个部分：
1.PE32或PE32+头
标志了文件类型，GUI/CUI/DLL，文件生成时间，在32位还是64位上运行
2.CLR头
CLR版本，入口方法，模块元数据，资源，强名称
3.元数据
3种类型的表
4.IL代码
元数据包括：
1.描述了模块中定义的内容，比如类及其成员
2.指出了托管模块引用的内容，比如导入的类及其成员
3.清单manifest，描述了构成Assembly的文件，由Assembly中的文件实现的公共导出类型，与Assembly相关联的资源/数据文件
元数据总是嵌入到与代码相同的EXE/DLL中，始终与IL保持同步。
元数据用途：
1.消除了对头/库文件的依赖，直接从托管模块中读取
2.智能感知，从元数据中解析
3.代码验证，使用元数据确保代码只执行安全操作
4.正反序列化
5.垃圾收集器跟踪对象的生存期以及对象的类型
1.2 将托管模块合并成程序集
程序集：一个或多个托管模块/资源文件的逻辑分组，是最小的重用，安全性以及版本控制单元。
既可以生成单文件程序集，也可以生成多文件程序集，这由编译器工具决定。
CLR是和程序集一起工作的，而不是和托管模块
1.3 加载CLR
CLRVer命令，查看机器上所有CLR版本
csc的 /plattform开关，决定生成什么样的程序集：AnyCPU，x86，x64，Itanium
1.4 执行Assembly代码
ILAsm命令，将IL编译成Assembly；ILDasm将Assembly编译成IL。
高级语言(C#)只是CLR的一个子集，IL则允许访问CLR的所有功能。
JITCompiler函数，又名JIT编译器(JITter)
在方法首次执行时，CLR检测出Main的代码引用的所有类型，于是CLR分配一个内部数据结构，用于管理对引用类型的访问。
在这个内部结构中，每个方法都有一条对应的纪录以及地址。
对此结构进行初始化时，CLR将每条纪录都设置为CLR内部包含的一个未文档化的函数，即 JITCompiler函数。
JITCompiler函数被调用时，找到相应方法的IL，编译成本地CPU指令，并保存到一个动态内存块中，将该内存地址存入内部结构中，最后JITCompiler函数会跳转到内存块中的代码，执行。
第二次执行该方法时，不需要再编译，直接执行内存块中的代码。
JIT将本地代码保存在动态内存中，一旦程序终止，本地代码会被丢弃。
csc命令有2个开关会影响代码的优化：/optimize ，/debug
| 开关设置 | IL代码质量 | JIT本地代码质量 | |
| /optimize- ，/debug- | 未优化 | 优化 | 默认设置 |
| /optimize- ，/debug(+/full/pdbonly) | 未优化 | 未优化 | VS2005 Degug状态 |
| /optimize+ ，/debug(-/full/pdbonly) | 优化 | 优化 | VS2005 Release状态 |
生成未优化的IL时，会在IL中生成NOP指令用于调试，设置断点。
IL是基于堆栈的。所有指令都是：将操作数压栈，结果则从栈中弹出
IL有安全验证机制，保证每一行IL代码是正确的，不会非法访问内存，每个托管EXE都在独自的AppDomain中运行。
不安全代码：允许C#直接操作内存字节，在COM互操作时使用，csc以/unsafe开关标记包含不安全代码，其中所有方法都使用unsafe关键字。
PEVerify命令检查程序集所有方法，指出其中的不安全代码方法。
1.5 本地代码生成器 NGEN.exe
NGEN.exe将IL预先编译到硬盘文件中，可以加快程序的启动速度，减小程序的工作集(所有加载该程序集的AppDomain不再copy其副本，因为该程序集已经与编译到文件中，是代码共享的)。
缺点是：
不能保护IL外泄
生成的文件可能失去同步
因为在文件中要计算首选基地址，而NGEN是静态计算好的，所以要修改基地址，速度会慢下来
较差的执行性能，NGEN生成的代码没有JIT好。
如果不能使用NGEN生成的文件，会自动加载JITCompiler。
1.7 CTS
CTS的一些规定：
1.一个类型可以包含0个或多个成员
2.类型可视化以及类型成员的访问规则
3.定义了继承，虚方法，对象生成期的管理规则
4.所有类型最终都从预定义的System.Object继承
1.8 CLS
如果在C#中定义的类型及其方法，可以在VB中使用，那么，就不能在C#中定义CLS外的任何public/protected特性，privated的类型及其成员不受限制。
C#可以有仅大小写不同的两个方法——不符合CLS，所以不能是public的。
使用[assembly:CLSComplant(true)]标志程序集，告诉编译器检查该程序集的CLS相容性。书上写得不明白，我这里做了一个测试：
using System;[assembly: CLSCompliant(true)]namespace ClassLibrary2
{
public class Class1
{
public void A() {
} public void a() { } }
}注意，[assembly:CLSComplant(true)]要写在namespace外。
我定义了两个不同方法A和a，编译器会有警告，说这样的语法不兼容CLS；如果去掉[assembly:CLSComplant(true)]声明，那么不会有这个警告；如果将a方法改为private，则不会有警告。
中途我使用了ILDasm观察这个dll，发现两个方法A和a都存在于IL中，说明IL的语法范围也大于CLS。
在VB中，我添加了对此dll的引用：
Imports ClassLibrary2Module Module1 Public Class T Public Function A() As Integer Dim c1 As Class1 = New Class1() End Function End ClassEnd Module发现，在c1.后面不会有A或a方法的智能感知，说明VB不能识别不符合CLS的语法。如果修改了dll中的a方法为private或者删除a方法，则在VB中可以智能感知到A方法。
可以得出结论，不符合CLS的语法，在另一种语言中是看不到的。
1.9 COM互操作
3种互操作情形：
1.托管代码可以调用DLL中包含的非托管函数，如Kernal32.dll，User32.dll
2.托管代码可以使用现成的COM组件
3.非托管代码可以使用托管类型(C#写的ActiveX控件或shell扩展)
