第一章：CLR的执行模型
CLR
CLR（Common Language Runtime），即公共语言运行时是一个由多种编程语言使用的“运行时”，它的核心功能（比如内存管理、程序集加载、异常处理和线程同步）可由
面向CLR的所有语言使用。任何一种实现了“运行时”的语言编译器，编程人员就可以使用该语言来开发代码。
面向“运行时”的语言编译器包括：C#,VB、IL（Intermediate Language,中间语言）汇编器等。当编程人员用一种CLR的语言来创建源代码文件时，由对应的编译器检查语法
和分析源代码，然后生成一个托管模块（managed module)。托管模块是一个标准的32位可移植执行体PE32文件(Portable Executable),或者是一个标准的64位windows可移
植执行体（PE32+）文件，然后由（只能由）CLR来执行。一句话，先由面向CLR的编译器将源代码编译成托管模块（托管模块的重要组成部分有CLR头，元数据，IL代码。详解见
下），再由CLR执行将各托管模块合并成程序集。
CLR头：包含了需要的CLR版本，一些标志，托管模块入口方法（Main方法）的MethodDef元数据标记(token),以及模块的元数据，资源，强名称等；
元数据（一组数据表）：每个托管模块都包括两种类型的元数据表，一种类型的表描述源代码中定义的类型和成员；另一种类型的表描述源代码引用的类型和成员；
IL代码：编译器编译源代码时生成的代码。在运行时，CLR将IL编译成本地CPU指令；
本地代码编译器（native code compiler)生成的是面向特定CPU架构（比如x86,x64或IA64）的代码。相反，每个面向CLR的编译器生成的都是IL代码。IL代码有时称为托管
代码，因为CLR要管理它的执行。
前面提到，元数据其实是一组数据表，元数据允许将一个对象的字段序列化到一个内存块中，将其发送给另一台机器，然后反序列化，在远程机器上重建对象的状态。元数据也
允许垃圾回收器GC跟踪对象的生存周期。
程序集
程序集是重用、安全性及版本控制的最小单元。在CLR的世界中，程序集相当于一个组件，那么程序集到底是什么呢？程序集是一个或多个模块、资源文件的逻辑性分组，在程
序集中，由清单描述若干个托管模块和资源文件。我们知道，编译器编译源代码后生成了托管模块，然后CLR将不同的托管模块（这里，还包括资源文件）合并成程序集，然后由
CLR中的JIT(just-in-time）即时编译器执行。下面简要说下在VS下执行一个控制台应用程序时编译器和CLR所做的一些事情，比如以下代码：
public static void Main()
{
Console.WriteLine("Hello,World");
Console.WriteLine("Goodbye");
}
当运行在32位系统下的C#编译器编译完这段源代码后，生成一个程序集（默认情况下编译器会把生成的托管模块转换成程序集），然后由CLR来运行它，运行（在windows
32下）之前，windows检查EXE文件头，决定是创建32位、64位还是WoW64进程，这里是创建32位进程，之后在进程的地址空间中加载mscoree.dll的x86版本，mscoree.dll
的x86版本在C:\Windows\System32目录中。然后，进程的主线程调用mscoree.dll中定义的一个方法。这个方法初始化CLR，加载EXE程序集，然后调用其入口方法(Main)。随
即，托管的应用程序将启动运行。
启动时，是有CLR的JIT编译器执行程序集（IL和元数据—托管模块、资源文件等的合成）。在Main方法执行之前，CLR会检测出Main的代码引用的所有类型，这就会导致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。在上面这段代码中，Console类型定义的每个方法都有一个对应的记录项(entry)。每个记录项都容纳了一个地址，根据
这个地址可以找到方法的实现。在对这个结构时，CLR会将每个记录项都设置成（指向）包含在CLR内部的JITComplier函数。Main方法首次调用WriteLine时，JITCompiler函数
会被调用，然后JITCompiler函数负责将writeline方法的IL代码编译成本地CPU指令。在将IL编译成本地CPU指令的过程中，JIT编译器会验证IL代码，比如验证这个方法是否有正确
数量的参数，是否有返回值等。编译成的本地CPU指令被保存到一个动态分配的内存块中。然后，JITCompiler返回为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，修改最初对JITCompiler的引用，让它现在指向内存块（其中包含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。这些代码
就是第一条语句的具体实现，执行完毕后，会返回到Main中的代码，继续执行下一条语句。现在，Main要第二次调用WriteLine,这一次，由于已对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，执行完毕后，再次返回Main。由上面的执行过程我们知道，一个方法只有在首次调用时才会造成一些性能损失
（验证，开辟内存），以后对该方法的所有调用都以本地代码的形式全速运行，无需重新验证IL并把它编译成本地代码。综上，JITCompiler函数功能如下：
(1)在负责实现类型（Console)的程序集的元数据中查找被调用的方法WriteLine;
(2)从元数据中获取该方法的IL；
(3)分配内存块；
(4)将IL编译成本地CPU指令，然后将这些本地代码存储到步骤(3)分配的内存中；
(5)在类型Type表中修改与方法对应的记录项，使它指向步骤3分配的内存块
(6)跳转到内存块中的本地代码
