CLR学习总结之C#程序的编译与执行

1.代码的编译

　　CLR(Common Language Runtime),公共语言运行时，顾名思义，就是可以由多种语言使用的运行时，当我们用vs新建一个源码文件，写好代码，然后编译的时候，实际会生成一个托管模块，这个托管模块是一个标准的windows PE32文件，或者是一个标准的windows PE32+文件，该模块的组成部分为：

组成部分	说明
PE32 或PE32+头	标准windows PE文件头；如果这个头使用PE32格式，文件能在windows的32位或者64位版本上运行，如果这个头使用的PE32+格式，文件只能在windows 64位版本上运行
CLR头	包含使这个模块成为一个托管模块的信息
元数据	每个托管模块都包含元数据表，主要有两种类型的表：一种是描述源代码中定义的类型和成员，另一种是藐视源代码引用的类型和成员
IL代码	编译器编译源代码生成的代码，在运行时，CLR会将IL代码编译成本地CPU指令

 

默认情况下，编译器会将托管模块转换为程序集。

2.代码的执行

     托管程序集中同时包含元数据和IL，IL是一种与CPU无关的机器语言，当我们的程序首次执行时，会把要执行的IL代码编译成本地CPU指令；这是CLR的JIT编译器的职责。

举个例子，如下代码第一次执行：

 

demo

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("This is first executing...");
            Console.WriteLine("This is second executing...");            
        }

 

　　在Main方法执行前，CLR会检测Main方法中所有引用的类型。这将导致CLR分配一个内部数据结构，它用于管理对所有引用的类型的访问。在Main中，有对Console类型的引用，将分配一个 内部数据结构，在这个数据结构中，Console的每一个方法都有一个对应的记录项，每一个记录项都容纳了一个可以找到方法实现的地址。对这个数据结构进行初始化时，CLR将每个记录项都设置成包含在CLR内部的一个未文档话的函数，我们称之为JITCompiler。

　　Main方法第一次执行并调用Console.WriteLine方法时，JITCompiler函数被调用时，它知道要调用的是哪个方法，然后就会找到该方法的IL代码，验证并将其转换为本地CPU指令，指令会被存到一个动态分配的内存块中，然后JITCompiler返回CLR为类型创建的内部数据结构，找到与被调用方法对应的记录项，修改对JITCompiler的引用为刚转换的CPU指令内存块的地址；最后JITCompiler会跳转到内存块中的代码，执行完毕后就返回并继续执行Main中下面的代码。

　　当Main中第二次调用Console.WriteLine相同的方法时，将会直接执行内存块中的代码，完全跳过JITCompiler。

　　所以，一个方法只有在首次调用的时候才会造成一些性能损失，以后的调用都是以本地代码的形式执行，无需验证和编译。

　　JIT编译器将本地CPU指令存储到动态内存中，所以一旦程序终止编译好的代码也将被丢弃，再次运行程序或同时启动两个应用程序，JIT编译器将再次将IL编译成本地CPU指令。

3.IL的验证

 　　将IL编译成本地CPU指令时，CLR会执行一个名为验证的过程，这个过程会检测高级IL代码，确保代码所做的一切都是安全的，这也确保我们的应用程序的健壮性和安全性。

 

令：有一点我没有弄清楚的是，当一个类型的一个方法第一次被调用时会被编译成CPU指令，并记录内存地址，那么如果一个方法第一次同时有两个地方调用，比如两个线程，那么会不会被编译两次呢？

 

鄙人走在求知的道路中，写博客过程中如有不对或者理解错误之处希望大家不吝赐教，吾感激不尽。