C#图解教程笔记 - Chapter1 C#和.NET框架

0 摘要

CLR, BCL, FCL, DLL, CIL, JIT, CLI, CTS, CLS

1 在 .NET 之前

20世纪90年代末，使用微软平台的Windows编程分化成许多分支。如：

• Visual Basic (VB)
• C或 C++
• 其他相关技术：
  • Win32 API
  • MFC
  • COM

所有这些编程技术有一个缺点，就是它们主要针对桌面程序而不是互联网进行开发。

愿景：需要一个集成的、面向对象的开发框架，它可以把一致和优雅带回编程。

2 .NET 时代

满足上述愿景所产生的框架。

.NET框架具备以下特点：

• 多平台
• 行业标准
• 安全性

.NET框架由三部分组成：

• 执行环境CLR
  • 内存管理和垃圾收集
  • 代码安全验证
  • 代码执行、线程管理及异常处理
• 编程工具：涵盖了编码和调试需要的一切
  • Visual Studio集成开发环境（IDE）
  • .NET兼容的编译器（例如：C#、Visual Basic .NET、F#、IronRuby和托管的C++）
  • 调试器
  • Web开发服务器端技术，比如ASP.NET或WCF
• BCL基类库

.NET框架带来的好处：

• 面向对象的开发环境
• 自动垃圾收集
• 互操作性
• 不需要COM
• 简化的部署
• 基类库
  • 通用基础类
  • 集合类
  • 线程和同步类
  • XML类

3 .NET编程语言编写的代码的编译过程

.NET语言的编译器接受源代码文件，并生成名为程序集的输出文件。

• 程序集要么是可执行的，要么是DLL。
• 程序集里的代码并不是本机代码，而是一种名称为CIL的中间语言。

程序集包含的信息中，包括下列项目：

• 程序的CIL
• 程序中使用的类型的元数据
• 对其他程序集引用的元数据

程序的CIL直到被调用运行时才会被编译成本机代码。在运行时，CLR执行下面的步骤：

1. 检测程序集的安全特性
2. 在内存中分配空间
3. 把程序集中的可执行代码发送给即时（JIT）编译器，把其中的一部分编译成本机代码。

程序集中的可执行代码只在需要的时候由JIT编译器编译，然后它就被缓存起来以备在后来的程序中执行。使用这个方法意味着不被调用的代码不会被编译成本机代码，而且被调用到的代码只被编译一次。

一旦CIL被编译成本机代码，CLR就在它运行时管理它，执行如释放无主内存、检查数组边界、检查参数类型和管理异常之类的任务。

基于此也产生了两个概念：

• 托管代码
• 非托管代码

无论原始源文件的语言是什么，都遵循同样的编译和执行过程。

源文件$\rightarrow$编译器$\rightarrow$程序集$\rightarrow$JIT编译器$\rightarrow$本机代码

4 CLR

.NET框架的核心组件是CLR，它在操作系统的顶层，负责管理程序的执行。

CLR还提供下列服务：

• 自动垃圾收集
• 安全和认证
• 通过访问BCL得到广泛的编程能力，包括如 Web 服务和数据服务之类的功能。

5 CLI

CLI公共语言基础结构，它把.NET框架的所有组件连结成一个内聚的、一致的系统。

CLI的重要组成部分：

• 公共类型系统CTS：CTS定义了一组丰富的内置类型，以及每种类型固有的、独有的特性。
• 公共语言规范CLS：详细说明了一个.NET兼容编程语言的规则、属性和行为，其主题包括数据类型、类结构和参数传递。