原文: http://www.tracefact.net/CLR-and-Framework/DotNet-Framework.aspx

CIL:公共中间语言(Common Intermediate Language),由于程序集是由CIL语言所描述的，因此CIL也叫做程序集语言（Assembly Language）

Assembly: 程序集

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C#,VB.Net等语言经过编译后生成程序集(CIL代码)

C#源程序     --> C#编译器             --> 程序集(CIL代码)

VB.NET       --> VB.NET编译器      --> 程序集(CIL代码)

Delphi.NET  --> Delphi.NET编译器  --> 程序集(CIL代码)      

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CIL最初是随着.NET由微软一起发布的，因此之前也叫做MSIL（Microsoft Intermediate Language），后来进行了标准化，之后便被称做CIL.

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接下来再深入地分析一下，公共中间语言这个术语到底包含了哪几层含义。

  • 公共。因为不论是C#语言也好，VB.NET语言也好，C++/CLI语言也好，甚至是重新开发的一套以自己的名字缩写命名的语言，只要它期望运行的目标平台是.NET，在经过相应的编译器编译之后，所生成的程序集就是由CIL语言代码描述的。
  • 中间。这个词也是大有深意，为什么不叫公共机器语言（Common Machine Language），或者公共本地语言（Common Native Language）？因为这种语言只是比我们使用的高级语言，比如C#低级一点，并不是CPU可以直接执行的本地机器语言。这种语言还需要.NET运行时（.Net runtime）环境的支持，在执行之前，进行一个被称为Just-in-time（即时）的二次编译过程，才能转变成计算机可以识别的指令。关于.NET运行时，以及详细过程后面再介绍，现在只要知道，这个文件所包含的CIL代码并非机器可以直接执行的指令代码。
  • 语言。CIL不过是一种程序语言，只不过相对于C#来说，它是一种更低级语言。CIL是一种基于堆栈的语言，同时，它提供了class、interface、继承、多态等诸多面向对象的语言特性，因此它又是完全面向对象的语言。如果愿意，甚至可以直接编写CIL代码，并且使用CIL的编译工具IL ASM（IL Assembler，IL汇编程序）来对它进行编译。只不过，和大多数低级语言一样，这种方式会使开发效率会变得很低。这里注意区别一下IL ASM和IL DASM，它们的拼写是不同的。

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BCL: Base Class Library  基类库  (相当于Delphi的RTL Runtime Library),程序集位置:C:\Program Files\Reference Assemblies\Microsoft\Framework\.NETFramework\v4.0\mscorlib.dll,使用对象浏览器（Visual Studio菜单→视图→对象浏览器）来查看mscorlib.dll程序集

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基元类型(Primitive Type):int, string byte等由编译器直接支持，将语言本身的关键字类型转换为CIL类型

类类型（Class Type）:如Console等没有直接映射到IL的关键字的普通类

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FCL:Framework Class Library框架类库(相当于Delphi的VCL Visual Component Library), BCL为FCL的一个子集

从功能上来看，可以将FCL框架类库划分成以下几层。

  • 最内一层，由BCL的大部分组成，主要作用是对.NET框架、.NET运行时及CIL语言本身进行支持，例如基元类型、集合类型、线程处理、应用程序域、运行时、安全性、互操作等。
  • 中间一层，包含了对操作系统功能的封装，例如文件系统、网络连接、图形图像、XML操作等。
  • 最外一层，包含各种类型的应用程序，例如Windows Forms、Asp.NET、WPF、WCF、WF等。

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CTS:Common Type System公共类型系统.CTS规定了可以在语言中定义诸如类、结构、委托等类型，这些规则定义了语言中更高层次的内容。1）C#只实现了CTS 的一部分功能。也就是说，CTS规范了语言能够实现的所有能力，但是符合CTS规范的具体语言实现不一定要实现CTS规范所定义的全部功能。2）C++/CLI又被约束为只能继承自一个基类，换言之，C++中的部分功能被删除了。，就是说，任何语言要符合CTS，其中与CTS不兼容的部分功能都要被舍弃。

由于CIL是.NET运行时所能理解的语言，因此它实现了CTS的全部功能。虽然它是一种低级语言，但是实际上，它所具有的功能更加完整.

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CLS:Common Language Specification公共语言规范.CLS为CTS的一个子集

如果利用C#开发的一个程序集的公开部分仅采用了CLS中的特性，那么这个程序集就叫做CLS兼容程序集（CLScompliant assembly）,

FCL框架类库大多符合CLS

语言特性（language features）:是否区分大小写，标识符的命名规则如何，可以使用的基本类型有哪些，构造函数的调用方式（是否会调用基类构造函数），支持的访问修饰符等.

检验程序集是否符合CLS:[assembly:CLSCompliant(true)]

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CLR: Common Library Runtime公共语言运行时,别名VES(Virtual Execution System，虚拟执行系统)

CLR是一个软件层或代理，它管理了.NET程序集的执行，主要包括：管理应用程序域、加载和运行程序集、安全检查、将CIL代码即时编译为机器代码、异常处理、对象析构和垃圾回收等。相对于编译时（Compile time），这些过程发生在程序运行的过程中，因此，将这个软件层命名为了运行时，实际上它本身与时间是没有太大关系的。有一些朋友在初学.NET的时候，纠结在了Runtime这个词上，总以为和时间有什么关系，总是不能很好地理解CLR。笔者认为重要的是理解CLR是做什么的，而不用过于关注它的名称。

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CLR作用:

由于CLR本身用于管理托管代码，因此它是由非托管代码编写的，并不是一个包含了托管代码的程序集，也不能使用IL DASM进行查看。它位于C:\%SystemRoot%\Microsoft.NET\Framework\版本号下，视安装的机器不同有两个版本，一个是工作站版本的mscorwks.dll，一个是服务器版本的mscorsvr.dll。wks和svr分别代表work station和server。

接下来再看一下CLR是如何运行起来的。虽然从Windows Server 2003开始，.NET框架已经预装在操作系统中，但是它还没有集成为操作系统的一部分。当操作系统尝试打开一个托管程序集（.exe）时，它首先会检查PE头，根据PE头来创建合适的进程。

接下来会进一步检查是否存在CLR头，如果存在，就会立即载入MsCorEE.dll。这个库文件是.NET框架的核心组件之一，注意它也不是一个程序集。MsCorEE.dll位于C:\%SystemRoot%\System32\系统文件夹下所有安装了.NET框架的计算机都会有这个文件。大家可能注意到了，这个库安装在System32系统文件夹下，而没有像其他的核心组件或类库那样按照版本号存放在C:\%SystemRoot%\Microsoft.NET\Framework\文件夹下。这里又存在一个“鸡生蛋问题”：根据不同的程序集信息会加载不同版本的CLR，因此加载CLR的组件就应该只有一个，不能再根据CLR的版本去决定加载CLR的组件的版本。

MsCorEE.dll是一个很细的软件层。加载了MsCorEE.dll之后，会调用其中的_CorExeMain()函数，该函数会加载合适版本的CLR。在CLR运行之后，程序的执行权就交给了CLR。CLR会找到程序的入口点，通常是Main()方法，然后执行它。这里又包含了以下过程：

  1. 加载类型。在执行Main()方法之前，首先要找到拥有Main()方法的类型并且加载这个类型。CLR中一个名为Class loader（类加载程序）的组件负责这项工作。它会从GAC、配置文件、程序集元数据中寻找这个类型，然后将它的类型信息加载到内存中的数据结构中。在Class loader找到并加载完这个类型之后，它的类型信息会被缓存起来，这样就无需再次进行相同的过程。在加载这个类以后，还会为它的每个方法插入一个存根（stub）。
  2. 验证。在CLR中，还存在一个验证程序（verifier），该验证程序的工作是在运行时确保代码是类型安全的。它主要校验两个方面，一个是元数据是正确的，一个是CIL代码必须是类型安全的，类型的签名必须正确。
  3. 即时编译。这一步就是将托管的CIL代码编译为可以执行的机器代码的过程，由CLR的即时编译器（JIT Complier）完成。即时编译只有在方法的第一次调用时发生。回想一下，类型加载程序会为每个方法插入一个存根。在调用方法时，CLR会检查方法的存根，如果存根为空，则执行JIT编译过程，并将该方法被编译后的本地机器代码地址写入到方法存根中。当第二次对同一方法进行调用时，会再次检查这个存根，如果发现其保存了本地机器代码的地址，则直接跳转到本地机器代码进行执行，无需再次进行JIT编译。

可以看出，采用这种架构的一个好处就是，.NET程序集可以运行在任何平台上，不管是Windows、UNIX，还是其他操作系统，只要这个平台拥有针对于该操作系统的.NET框架就可以运行.NET程序集。

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CLI: Common Langauge Infrastructure 公共语言基础,CLI包括：CIL、CTS、CLS、VES、元数据、基础框架。.NET框架是CLI标准的具体实现,Mono Project就是CLI标准的另一个实现