读书笔记—CLR via C#章节1-2

时间：2023-03-09 09:11:40
读书笔记—CLR via C#章节1-2

这本书这几年零零散散读过两三遍了，作为经典书籍，应该重复读反复读，既然我现在开始写博了，我也准备把以前觉得经典的好书重读细读一遍，并且将笔记整理到博客中，好记性不如烂笔头，同时也在写的过程中也可以加深自己理解的深度，当然同时也和技术社区的朋友们共享。

程序集

  • 描述：一个或多个类型定义文件及资源文件的集合
  • 特征：可重用、可保护、可版本控制的单元
  • 生成：可通过C#编译器（或其他编译器）或AL.exe生成
  • 组成：
    • 托管模块（module）
      • PE头，PE32或PE32+，面向CPU架构的信息
      • CLR头，面向CLR的信息，版本、入口、元数据等
      • 元数据，源代码类型成员定义和引用的类型成员定义
      • IL代码，编译器生成的托管代码，面向对象的机器语言
    • 资源文件
    • 程序集清单

CPU架构

针对x86、x64和IA64三种平台有三个版本的CLR，信息包含在PE头中

  • 跨CPU架构：使用anycpu，兼容所有CPU架构平台
  • 指定CPU架构：与非托管交互时，考虑到非托管接口的平台特定性，才使用特定CPU架构
/开关 托管模块 x86 windows x64 windows IA64 windows
anycpu PE32/不指定 32位 64位 64位
x86 PE32/x86 32位 Wow64运行 Wow64运行
x64 PE32+/x64 不运行 64位 不运行
Itanium PE32+/Itanium 不运行 不运行 64位

元数据

  • 编译时支持，已包含和引用的类型/成员有关的全部信息
  • 智能感知（Intelligence），成员（方法、属性、事件和字段）及方法参数
  • 验证类型安全
  • 反射和序列化（对象激活与对象重建）
  • 垃圾回收，垃圾收集器能判断对象类型以及对象字段的引用信息

执行流程

  1. 判断是否存在已编译的本地代码，如果存在直接执行（3），否则开启JIT编译器
  2. 启动JIT编译（MSCorEE.dll）
    1. 在元数据中查找调用信息（方法等）
    2. 获取该调用信息的IL
    3. 分配内存块DynamicMemory
    4. 编译IL为本地CPU指令，并存储到DynamicMemory
    5. 修改Type表调用指针指向DynamicMemory
    6. 跳转到DynamicMemory中的本地代码
  3. 执行本地代码（CPU指令）

读书笔记—CLR via C#章节1-2

编译过程

有两个C#编译器开关会影响代码的优化：/optimize和/debug，请看下表：

编译器开关设置 C# IL代码质量 JIT本地代码质量
/optimize- /debug（默认） 未优化 有优化
/optimize- /debug(+/full/pdbonly 未优化 未优化
/optimize+/debug(-/+/full/pdbonly 有优化 有优化

优缺点比较：

  • 未优化（/optimize-），未优化IL代码，包含许多NOP（no-operation）指令，还包含分支指令，优点是即使调试
  • 优化的IL代码，编译器删除多余的NOP和分支指令，代码更小，但却难以单步调试

编译器默认调试配置

    • Debug： /optimize- /debug:full
    • Release： /optimize+ /debug：pdbonly

性能神器 – JIT

  • 将IL编译为本地代码时，对环境的理解比其他编译器更加深刻
  • 生成面向特定CPU的指令，有效利用不同平台的资源提高效率
  • 优化代码，使IL更加轻量，并且更容易理解

鸡肋？NGen.exe

优点：

  • 预编译保存在磁盘上，加快启动速度
  • 减小工作集，进程之间共享代码（通过内存映射）

缺点：

  • 对代码无优化
  • 较差的执行时性能（无特定CPU指令优化，运行时字段无法直接访问）

部署

  私有部署 全局部署
弱命名程序集 支持 不支持
强命名程序集 支持 支持

私有程序集部署特征：引用程序集存放在基目录或者基目录的子目录

探测范围：基路径 - 配置路径 - 相同名称子路径 - 语言文化子目录

私有程序集目录配置：

<configuration>

  <runtime>

    <assemblyBinding xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1">

      <probing privatePath="AuxFiles1,AuxFiles2" />

    </assemblyBinding>

  </runtime>

</configuration>

其他（Other Tips）

SDK工具

  • IL编译及反编译 – ILAsm.exe/ILDasm.exe
  • CLRVer.exe 查看CLR版本
  • DumpBin.exe和CorFlags.exe，查看托管模块所嵌入的信息
  • 安全检查工具：PEVerify.exe

IL是中间语言，支持混合编程，C#只是利用CLR的一个子集，IL则是完全面向CLR的

CLR启动入口（MSCorEE.dll）（3种CPU架构3个版本，负责加载程序集）

WoW64能模拟x86指令集

CLS语言规范，规范混合语言之间的互操作 [assembly: CLSCompliant(true)]

语言互操作

  • 托管代码调用dll中的非托管函数（PInvoke平台调用）
  • 托管代码使用现有的COM组件
  • 非托管代码使用托管类型
  • 开源实现：http://CLRInterop.CodePlex.com

响应文件，rsp文件，包含一些编译开关参数，系统全局响应文件自动引用默认程序集

程序集搜索目录及顺序

  1. 工作目录
  2. CSC.exe本身目录
  3. /lib 指定的目录
  4. LIB环境变量指定的目录

多文件程序集，编译器将module合并，addmodule开关，也可以使用AL.exe，用处：

  1. 单独文件存储类型，允许增量更新，分批打包/部署
  2. 嵌入资源
  3. 不同的语言进行实现，然后再合并

程序集文化

  • 语言文化包括特定文化或者文化中性
  • 附属程序集，使用System.Resources.ResourceManager访问附属程序集的资源
  • 设置方式   1：AL.exe /culture    2：[assembly:AssemblyCulture(“de-CH”)]

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