1.1將源代碼編譯成托管模塊

一、托管模塊的各個組成部分

1.PE32或PE32+頭，標準的WindowsPE文件頭，如果這個頭使用的是PE32格式，文件只能在32或64位系統上運行，如果頭是PE32+格式只能在64位系統上運行
2.CLR頭
3.元數據，一組數據表，主要包含兩種表：①描述源代碼中定義的類型和成員②描述源代碼引用的類型和成員。
4.IL（中間語言）代碼，編譯器編譯源代碼時生成的代碼，在運行時，CLR將IL編譯成本地CPU指令。

二、元數據多種用途

1.編譯時，元數據消除了對本地C/C++頭和庫文件的需求（在IL代碼文件中，已經包含和引用的類型/成員有關的全部信息，編譯器可以直接從托管模塊讀取元數據）。
2.使用元數據幫你寫代碼————智能感知。
3.CLR的代碼驗證過程使用元數據確保代碼只執行“類型安全”的操作。
4.序列化-反序列化。
5.允許GC跟蹤對象的生存期。

1.2將托管模塊合并成程序集

程序集：一個或多個模塊/資源文件的邏輯性分組，其次，是重用、安全性以及版本控制的最小單元。它可以是一個可執行應用程序、也可以是個DLL

1.3加載公共語言運行時

CLR管理程序集代碼的執行，所以必須安裝.Net Framework
要知道是否安裝.Net Framework，只需檢查%SystemRoot%\System32目錄中的MSCorEE.dll文件是否存在。
.Net Framework SDK提供了一個名為CLRVer.exe的命令執行程序，它能列出已經安裝了的所有CLR版本
/platform開關選項對生成的模塊的影響以及在運行時的影響

1.4執行程序集的代碼

托管程序集同時包含元數據和IL，IL是與CPU無關的機器語言，但比大多數CPU機器語言要高級，還可以創建初始化對象、調用對象上的虛方法以及直接操作數組元素、捕獲異常并拋出。綜上所述可將IL視為一種面向對象的機器語言，IL可有ILAsm.exe的IL匯編器和ILDasm.exe的IL反匯編。 為了執行一個方法，首先必須把它的IL轉換成本地CPU指令，這是CLR的JIT編譯器的職責。
一個方法首次調用時發生的事情

第二次調用時發生的事情

Main函數第二次調用WriteLine時由于已對WriteLine的代碼進行了驗證和編譯，所以會直接執行內存塊中的代碼，完全跳過JITCompiler函數（一旦進程終止，編譯好的代碼將被丟棄）。
還要注意的是，CLR的JIT會對本地代碼進行優化，可能會花費一些時間，但性能更出色
有兩個C#編譯器的開關會影響代碼的優化：/optimize和/debug

編譯器開關設置	C#IL代碼質量	JIT本地代碼質量
/optimize-/debug-(默認)	未優化	有優化
/optimize-/debug(+/full/pdbonly)	未優化	未優化
/optimize+/debug(-/+/full/pdbonly)	有優化	未優化

使用/optimize-在C#編譯器生成的未優化的IL代碼中，將包含許多NOP（no-operation，空操作）指令，如果在調試期間，還可以在控制流程（如for，while，do，if，else，try，catch和finally語句塊）上設置斷點，使代碼更易于調試，相反如果優化IL代碼，則不能在上述流程中調試。 另外只有在指定/debug(+/full/pdbonly)開關的前提下編譯器才會生成Program Database(PDB)文件
在Visual Studio中項目的
Debug(調試)配置對應的是/optimize-和/debug:full開關。
Release(發布)配置對應的是/optimize+和/debug:pdbonly開關

1.4.1 IL和驗證

IL是基于棧的，在編譯IL到本地指令的過程中，CLR會有一個驗證的過程（包括方法正確數量的參數，正確的參數類型，返回值正確的使用，都有返回語句），在托管模塊的元數據中包含了所有方法和類型信息。

1.4.2 不安全的代碼

不安全代碼允許直接操作內存地址，并可操作這些地址處的字節（通常在與非托管代碼進行交互時，或提高對效率極高的算法時才需要這樣做）
C#采用unsafe關鍵字，要求使用/unsafe編譯器開關來編譯
MS提供了一個PEVerify.exe的程序來檢查程序集的所有方法是否采用不安全代碼

1.5 本地代碼生成器：NGen.exe

可以在一個應用程序安裝到用戶計算機上時，將IL代碼編譯成本地代碼，由于代碼在安裝時已經編譯好了，所以CLR的JIT無需編譯IL代碼，提升性能
兩個應用場景：
加快應用程序的啟動速度：運行時不需要花時間來編譯
減小應用程序的工作集
NGen生成的文件存在一下問題：
沒有只是產權保護
NGen生成的文件可能失去同步（并不是一勞永逸很容易失效）
較差的執行時性能

1.6 Framework 類庫

利用這些程序集可以創建一部分應用
1.Webservice
2.WebForm
3.Windows應用程序
4.RIA(Silverlight)
5.Windows控制臺應用程序
6.Windows服務
7.數據庫存儲過程
8.組件庫

1.7 通用類型系統（CTS）

基本成員
Field、Method、Property、Event
成員訪問修飾符（C#）
private：只能有同一個class類型中的其他成員訪問
protected:可有派生類型訪問，不管那些類型是否在同一個程序集
internal：成員可由同一個程序集的任何代碼訪問
protected internal：成員可有任何程序集中的派生類型訪問，也可由同一程序集的任何類型訪問
public：任何程序集的任何類型訪問
理解“代碼的語言”和“代碼的行為”：
使用不同的語言，用于定義類型的語法也不同，無論使用哪一種語言，類型的行為都是完全一致的，因為最終是由CLR的CTS來定義類型的行為。
eg:CTS規定類型只能單繼承，但C++語言允許多繼承，CTS既不能接受、也不能操作這樣的類型，所以就會報錯。
CTS另一條規則：所有類型必須從預定義的System.Object類型繼承，System.Object類型允許做下面事情：
1.比較兩個實例的相等性
2.獲取實例的哈希碼
3.查詢一個實例的真正類型
4.執行實例的淺拷貝
5.獲取實例對象的當前狀態的一個字符串表示

1.8 公共語言規范（CLS）

CLR集成了所有語言，允許在一種語言中使用由另一種語言創建的對象
C#中特性：[assembly:CLSCompliant(true)]

1.9 與非托管代碼的互操作性

1.托管代碼能調用DLL中的非托管函數
2.托管代碼可以使用現有的COM組件（服務器）
3.非托管代碼可以使用托管類型（服務器）

總結：首先編譯器把源代碼->托管模塊（包含PE32頭、CLR頭、元數據、IL代碼）
由于CLR是不和模塊們一塊工作的，它只愛程序集（assembly）
編譯器不得不把托管模塊們合并成->程序集
于是CLR和程序集在一起了，光在一起不行還是得干活的
CLR有以小弟叫JITCompiler，它對程序集中的IL轉換成本地的CPU指令存到內存中

轉載于:https://www.cnblogs.com/hailiang2013/archive/2013/01/07/2849228.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Chapter1 CLR的执行模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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