.Net编译原理简单介绍

首先简单说一下计算机软件运行。所谓软件运行，就是一步一步做一些事情。计算机只认识0和1.给计算机下命令，只能是0与1的方式，确切的说，其实是CPU只认识0和1，因为软件运行是CPU控制的。人直接操作0与1是不现实的，非常复杂。所以我们需要一种接近于自然语言的方式，人能看得懂的东西，即代码。

在C语言的方式下，编译运行的过程是怎样的呢？

如图所示，从一段printf代码到计算机运行输出的过程。编译器即中介，把代码翻译成机器认识的0与1的编码。编译器与硬件紧密相连，Windows下的编译器跟Linux下的编译器是不同的，并且编译出来的东西也是不同的，只能在各自的平台上运行。编译器只认识C语言。编译器编译出来的exe文件CPU就可以直接读懂并且运行，就像一个能听懂0与1的耳朵。

在.Net的模式下，编译运行又是怎样的一种模式呢？

微软推行.NET平台的同时，推出了强大的Framework. 在XP系统的时候需要自行安装Framework, 在Win7系统中已经自动集成了。Framework的强大，再于面向对象的基础类库与运行时CLR. 基础类库即编程时可以使用的工具类，这里不多说，着重说一下CLR. 运行时是程序运行的监管者，程序运行起来运行的怎么样了，是否对内存有太大的消耗，是否对内存进行整理清空，出现异常怎么进行处理，在运行时中都有相应的对策。

这里的编译器与上边的编译器不太一样。在编译的过程中，并没有编译成CPU认识的编码，而是CLR认识的编码。在编译的过程中，把框架库中的东西加进来了。编译完成结果是exe文件，但是这个exe文件是IL文件，是不能被CPU识别的，只能被CLR识别。双击这个文件，CLR会把其加载到内存中，这时要出场的就是及时编译器JIT. 及时编译器的作用就是识别IL文件，然后操作CPU去完成相应的操作。即由运行时将exe转换成CPU认识的0与1编码，操作计算机。

这里涉及到了一个概念是多语言平台的混合编程。IL中间文件是一种标准，一种规范。只要符合这种规范的文件，都能被CLR识别运行。C#，F#，VB，编写的代码，只要提供相应的编译器，编译出来的东西都能被CLR识别运行。而且这里为跨平台做了很好的准备。因为IL的规范是确定了的，对于C#程序的移植，比如说移植到Linux上，我们只需要有一个能在Linux上运行的CLR就行了，这个CLR能识别在Windows上编译好的IL运行。Mono就是很好的一个例子。

上图是整个流程。还有要说明的几点。如果你的电脑上安装后Framework, 在类似于C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\csc.exe这样的路径中，找到这个CSC文件。其实这个就是Framework的编译器。大家在使用VS的时候，按F6就进行编译，其实调用的是这个文件。或许我们直接使用命令行，都可以编译我们写好的文件txt文件，不过还是要改后缀名为cs.

.Net的运行效率其实完全决定于JIT. 将中间语言代码根据当前的硬件与软件环境，进行运行时编译，并缓存代码。及时编译器会根据操作系统与操作系统与硬件环境对代码优化。CLR是托管代码，加了中间层，为什么效率还高？这是JIT决定的。根据硬件平台来编译，而不是每一句代码都编译。例如空的for循环是不进行编译，提高效率。如果代码中有很多次调用一个方法，那么CLR在JIT编译这个代码第一次以后就会将已经编译好的代码缓存起来，下一次在使用的时候，不去编译了，直接从缓存中取出编译好的代码执行即可。还有垃圾回收机制，将不用的或者不常用的代码删除掉，如果再要使用，重新创建。整理内存，使得内存连续。

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