1.8 公共语言规范

　　COM允许使用不同语言创建的对象相互通信你。现在，CLR集成了所有语言，允许在一种语言中使用由另一种语言创建的对象。之所以能实现这样的集成，是因为CLR使用了标准类型集、元数据（自描述的类型信息）以及公共执行环境。

　　语言的集成是一个宏伟的目标，最棘手的问题是各种编程语言存在极大的区别。例如，有的语言在处理符号时不区分大小写，有的语言不支持unsigned（无符号）整数、操作符重载或者参数数量可变的方法。

　　要创建很容易从其他编程语言中访问的类型，只能从自己的编程语言中挑选其他所有语言都确定支持的那些功能。为了在这个方面提供帮助，Microsoft定义了一个“公共语言规范”（Common Language Specification，CLS），它详细定义了一个最小功能集。任何编译器生成的类型要想兼容于由其他“符合CLS、面向CLR的语言”所生产的组件，就必须支持这个最小功能集。

　　CLR/CTS支持的功能比CLS定义的子集多得多。如果不关心语言之间的互操作性，可以开发一套功能非常丰富的类型，它们仅受你选用的那种语言的功能集的限制。具体地说，在开发类型和方法的时候，如果希望它们对外“可见”，能够从符合CLS的任何一种编程语言中访问，就必须遵守由CLS定义的规则。注意，假如代码只是从定义（这些代码的）程序集的内部访问，CLS规则就不适用了。图1-6形象地演示了这一段想要表达的意思。

图1-6　　每种语言都提供了CLR/CTS的一个子集以及CLS的一个超集（但不一定是同一个超集）　

　　如图1-6所示，CLR/CTS提供了一个功能集。有的语言公开了CLR/CTS的一个较大的子集。例如，假定开发人员使用IL汇编语言写程序，就可以使用CLR/CTS提供的全部功能。但是，其他大多数语言（比如C#、Visual Basic和Fortran）只向开发人员公开了CLR/CTS的一个功能子集。CLS定义了所有语言都必须支持的一个最小功能集。

　　用一种语言定义一个类型时，如果希望在另一种语言中使用该类型，就不要在该类型的public和protected成员中使用位于CLS外部的任何功能。否则，其他开发人员使用其他语言写代码时，就可能无法访问这个类型的成员。

　　以下代码使用C#定义一个符合CLS的类型。然而，类型中含有几个不符合CLS的构造，造成C#编译器报错：　　

using System;
//  告诉编译器检查CLS相容性
[assembly: CLSCompliant(true)]

namespace SomeLibrary
{
    //  因为是public类，所以会显示警告

    public sealed class SomeLibraryType
    {
        //  警告：SomeLibrary.SomeLibraryType.Abc()的返回类型不符合CLS
        public UInt32 Abc() { return 0; }

        //  警告：仅大小写不同的标识符SomeLibrary.SomeLibraryType.abc()不符合CLS
        public void abc() { }

        //  不会显示警告：该方法是私有的
        private UInt32 ABC() { return 0; }

    }
}

　　上述代码将[assembly:CLSCompliant(true)]这个attribute¹应用于程序集。这个attribute告诉编译器检查public类型，判断是否存在任何不合适的构造，阻止了从其他编程语言中访问该类型。上述代码编译时，C#编译器会报告两条警告消息。第一个警告是因为Abc方法返回了一个无符号整数；有一些语言是不能操作无符号整数值的。第二个警告是因为该类型公开了两个public方法，这两个方法（Abc和abc）只是大小写和返回类型有别。Visual Basic和其他一些语言无法区别这两个方法。

　　有趣的是，删除sealed class SomeLibraryType之前的public字样，然后重新编译，两个警告都会消失。因为这样一来，SomeLibraryType类型将默认为internal（而不是public），将不再向程序集的外部公开。要获得完整的CLS规则列表，请参见.NET Framework SDK文档的“跨语言互操作性”一节（http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/730f1wy3.aspx）。

　　现在，让我们提炼一下CLS的规则。在CLR中，一个类型的每个成员要么是一个字段（数据），要么是一个方法（行为）。这意味着每一种编程语言都必须能访问字段和调用方法。这些字段和方法通过特殊或者通用的方式来使用。为了编程进行编程，语言通常提供了额外的抽象，对这些常见的编程模式进行简化。例如，语言可能公开枚举、数组、属性、索引器、委托、事件、构造器、析构器、操作符重载、转换操作符等概念。编译器在源代码中遇到上述任何一种构造，必须将其转换成字段和方法，使CLR和其他编程语言能够访问这些构造。

　　在以下类型定义中，包含一个构造器、一个析构器、一些重载的操作符、一个属性、一个索引器以及一个事件。注意，这些代码的目的只是让代码更够编译，并不代码实现一个类型的正确方式。　　

using System;

internal sealed class Test
{
    //  构造器
    public Test() { }

    //  析构器
    ~Test() { }

    //  操作符重载
    public static bool operator ==(Test t1, Test t2)
    {
        return true;
    }
    public static bool operator !=(Test t1, Test t2)
    {
        return false;
    }

    //  一个操作符重载
    public static Test operator +(Test test1, Test test2) { return null; }

    //  一个属性
    public string AProperty
    {
        get { return null; }
        set { }
    }

    //  一个索引器
    public string this[int x]
    {
        get { return null; }
        set { }
    }

    //  一个事件
    event EventHandler AnEvent;
}

　　编译器编译上述代码会得到一个类型，其中包含大量字段和方法。可以使用.NET Framework SDK配套提供的IL反汇编器工具(ILDasm.exe)来检查最终生成的托管模块，如果1-7所示。

图1-7　　ILDasm显示了Test类型的字段和方法（从元数据中提取）

　　表1-4总结了编程语言的各种构造与CLR字段CLR字段/方法的对应关系。

　　表1-4　　Test类型的字段和方法（从元数据中提取）

类型的成员	成员的类型	对应的编程语言构造
AnEvent	字段	事件；字段名是AnEvent，类型是System.EventHandler
.ctor	方法	构造器
Finalize	方法	析构器
add_AnEvent	方法	事件的add访问器方法
get_AProperty	方法	属性的get访问器方法
get_Item	方法	索引器的get访问器方法
op_Addition	方法	+操作符
op_Equality	方法	==操作符
op_Inequality	方法	!=操作符
remove_AnEvent	方法	事件的remove访问器方法
set_AProperty	方法	属性的set访问器方法
set_Item	方法	索引器的set访问器方法

　　Test类型还有另一些节点未在表1-4中列出，其中包括.class,.custom,AnEvent,AProperty以及Item--它们标识了与类型有关的其他元数据。这些节点不映射到字段或方法；它们只是提供了有关类型的一些额外的信息，供CLR、编程语言或者工具访问。例如，利用某个工具，可以发现Test类型提供了一个名为AnEvent的事件，该事件通过两个方法（add_AnEvent和remove_AnEvent)公开。

 

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　　1、在.NET Framework SDK文档中，attribute和property均被翻译成属性。一些人将attribute翻译成特性，将property翻译成属性。但为了避免造成困扰，本书保留attribute原文，但将property翻译成属性。