第一章：Microsoft .net 框架开发平台体系架构



本章的目标：对.net框架体系架构有一个总体的认识，并对.net框架中出现的一些新的技术和术语有一个基本的了解。



1.1 将源代码编译为托管模块

关于编程语言的选择

.net框架的核心是通用语言运行时，顾名思义它是一个可被各种不同的编程语言所使用的运行时。CLR的很多特性可用于所有面向它的编程语言，如果CLR用异常来报告错误，那么所有面向它的语言都将通过异常来得到错误报告。如果CLR允许我们创建线程，那么所有面向它的语言也都可以创建线程。

实际上CLR在运行时对开发人员用何种编程语言来完成源代码一无所知。这意味着我们应该选择那些能够最容易表达我们意图的编程语言。我们可以用任何自己喜欢的语言（面向CLR的）来编写代码。

不同的编程语言允许我们使用不同的语法进行开发，不同的语法对于我们解决各种问题的难易程度是有影响的，例如：对于数学或者金融应用，彩用APL语法更快。



微软已经创建了以下几种面向CLR的编译器 ：

托管扩展C++

C#

Visual Basic

Jscript

J#

IL汇编器



我们可以用任何支持CLR的编程语言来创建源代码文件。然后用相应的编译器来做语法检查和源代码分析。最后生成托管橡块。



托管模块



托管模块是一个需要CLR才能执行的标准Windows可移植可执行(Portable executable,简称PE)文件。



托管模块的组成部分：

l PE表头

标准Windows PE文件表头，类似于通用对像文件格式表头。该表头指出了文件的类型：GUI(图形用户界面)，CUI(控制台用户界面)，或者DLL. 此处的DLl并非我们理解的传统的windows 动态链接库文件，虽然都叫DLL，但,net平台中的DLL指程序集文件的一种形式），该表头还包含文件创建时间。对于包含CPU代码的模块，该表头还会包含有关本地CPU代码的一些信息



l CLR表头

包含标识托管模块的一些信息（可以被CLR或者一些实用工具解析）。

1、 CLR版本号

2、 托管模块入口点方法（Main方法）的元数据标记

3、 托管模块的元数据标记

4、 资源

5、 强命名

6、 其他一些意义不是太大的信息的位置和尺寸



l 元数据

每个托管模块都包含有一些元数据表。元数据表主要分两种，一种用于描述源代码中定义的类型和成员，一种用于描述源代码中的引用类型和成员。



l 中间语言（IL）和代码

编译器在编译源代码是产生的指令。CLR在运行时会将IL代码编译成本地CPU指令



元数据（metadata）就是一个数据表的集合，在这些表中，其中一些用于描述托管模块中所定义的内容（比如所定义的类型和它们的成员，另外一些用于描述托管模块中引用的内容（比如被引用的类型和它们的成员）。元数据总是和包含IL代码的的文件相关联。



元数据的用处：

1、 省去了源代码编译时对头文件和库文件的需求，

2、 Visual Studio .Net可以利用元数据来辅助我们编写代码。智能感知就是这样做的。

3、 可以序列化和反序列化

4、 垃圾收集器可以追踪对像的生存期。





1.2 将托管模块组合为程序集

CLR实际上并不和托管模块打交道，它直接打交道的对象是程序集（assembly）.程序集是一个抽象的概念，刚开始往往很难理解。首先，程序集是一个或多个托管模块，以及一些资源文件的逻辑组合。其次，程序集是组件复用，以及实施安全策略和版本的最小单位。根据我们对编译器和相关工具所做的选择，程序集可以是一个文件或者多个文件。

默认情况下，编译器会将产生的托管模块转换为一个程序集。也就是说，c#编译器产生的是一个我包含了清单的托管模。其中的清单表明程序集中仅包含一个文件。对于仅包含一个托管模块，并且没有资源（或者数据）文件的项目来说，程序集就是托管模块，而且在创建过程中，不需要执行任何其他的步骤。

程序集中的模块还包含它所引用的程序集的一些信息（如版本号信息）。这些信息使得一个程序集得以实现自描述（self-describing）。换句话说，CLR知道执行一个程序集所需要的所有内容，它不需要再在注册表或者活动目录中获取额外的信息。因此，程序集的部署要比非托管组件的部署容易得多。

1.3加载通用语言运行时

一个程序集或者是一个可执行应用程序，或者是一个包含供可执行应用程序使用的一组类型（组件）的DLL。CLR负责管理包含在程序集中的代码的执行。这意味着宿主机器必须安装.net框架。微软已经创建了一个可以将.net框架免费安装到客户机上的分发包。.net框架最终会和将来的Windows打包在一起，这样我们就不需要将它和我们的程序集放在一起来发布了。

我们可以通过在%windir%\system32目录下查找MSCorEE.dll文件来判断一个机器中是否安装了.NET框架。如果想确定一个机器中安装了哪些版本的.NET框架，可以查看下面的注册表键的子键：

HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ Microsoft \ .NETFramework \ policy



当生成一个EXE程序集时，编译器／链接器会产生一些特殊的信息，并将它们嵌入到结果程序集的PE文件表头及其各个组成文件的.text部分。当EXE文件被调用时，这些特殊的信息将导致CLR被加载并初始化。CLR随后会定位至应胜程序的入口点方法，从面以此来启动应用程序。



类似地，如果是一个非托管应用程序通过调用LoadLibrary来加载一个托管程序集，那么该托管程序集DLL的入口点函数也会知道去加载CLR来处理包含在其中的代码。



托管EXE加载并初始化CLR的过程

1. MSCorEE检查CLR表头以获得Main方法的元数据标记。

2. MSCorEE 检查Main方法的元数据以获得其IL在托管EXE中的位置。

3. MSCorEE 将Main方法的IL编译成本地CPU指令。

4. MSCorEE跳转到Main方法编译后的本地CPU指令上（使用主线程）

5. 应用程序开始运行。



托管DLL的情形与此类似。