CLR (Common Language Runtime) und IL (Intermediate Code) in C#

CLR in der .net-Plattform

Zunächst ist zu beachten, dass die .NET-Plattform nicht dasselbe ist wie C#. Es ist die Plattform, auf der Programme wie C# und VB.net laufen .

CLR ist die Common Language Runtime und ein wichtiger Bestandteil des .NET Frameworks. Es bietet Dienste wie Speicherverwaltung, Thread-Verwaltung und Ausnahmebehandlung und ist außerdem für die Implementierung strenger Typsicherheitsprüfungen des Codes verantwortlich, um die Korrektheit des Codes sicherzustellen.

Tatsächlich werden viele Funktionen in C# wie Typsicherheit (Type Checker), Garbage Collection (Garbage Collector), Ausnahmebehandlung (Exception Manager), Abwärtskompatibilität (COM Marshaler) usw. von der CLR bereitgestellt .

Was ist IL

.NET Framework ist eine virtuelle Laufplattform, die auf der Windows-Plattform basiert. Sie können sich vorstellen, die unterste Ebene von Windows durch andere Betriebssysteme wie Linux zu ersetzen Es ist möglich, eine .NET-Sprache zu verwenden, die CLS (Common Language Specification, Common Language Specification) entspricht. Dies ist tatsächlich die Funktion, die Mono erreichen möchte. Daher ist C# theoretisch eine plattformübergreifende Sprache.

Eine weitere Sache, die C# eher zu Java macht, ist, dass es auch eine Sprache ist (in einem besonderen Sinne wird der in C# geschriebene Programmcode zunächst vom C#-Compiler in ein Sonderzeichen kompiliert). Code, (Microsoft Intermediate Language, MSIL, Microsoft) Zwischensprache, wird von einem bestimmten Compiler (JIT-Compiler, Just In tIME, JITer) zur Laufzeit zur Ausführung durch das Betriebssystem in Maschinencode kompiliert.

IL ist eine Zwischensprache. Die Compiler verschiedener Hochsprachen (wie C#, VB, F#) auf der .NET-Plattform konvertieren ihre jeweiligen Textausdrücke in IL. Verschiedene Textformen wurden schließlich im IL-Ausdruck vereinheitlicht

Nachdem CLR IL geladen hat, wird JIT verwendet, um den IL-Code in Maschinencode zu kompilieren und tatsächlich zu assemblieren Es gibt eine Eins-zu-eins-Entsprechung. Dies kann folgendermaßen verstanden werden: Assembly ist die Textdarstellung von Maschinencode und bietet einige „Mnemoniken“, die sich die Leute leicht merken können.

Für dieselbe IL generiert JIT unterschiedliche Maschinencodes für unterschiedliche CPU-Architekturen (z. B. x86/IA64 usw.).

C#-Code und der entsprechende IL-Zwischencode

//hidebysig指令表示如果当前类为父类，用该指令标记的方法将不会被子类继承
//cil managed表明方法体中的代码是IL代码，且是托管代码，即运行在CLR运行库上的代码
.method private hidebysig static void Main(string[] args)cil managed
{
    .entrypoint //该指令代表该函数程序的入口函数。每一个托管应用程序都有且只有一个入口函数，CLR加载程序时，首先从.entrypoint函数开始执行。
    .maxstack 2 //执行构造函数时，评估堆栈可容纳数据项的最大个数。评估堆栈是保存方法中所需要变量的值的一个内存区域，该区域在方法执行结束时会被清空，
    或者存储一个返回值。
    .locals init (
        [0] int32 num,
        [1] int32 num2,
        [2] int32 num3) //表示定义int类型的变量，变量名分别为num,num2,num3。存储在调用栈。
    L_0000: nop  //No operation的意思，即没有任何操作。
    L_0001: ldc.i4.1  //将“1”压入评估栈，此时“1”处于评估栈的栈顶。
    L_0002: stloc.0  //此指令表示把值从评估栈中弹出，并赋值给调用栈的第0个变量num。
    L_0003: ldc.i4.2
    L_0004: stloc.1
    L_0005: ldc.i4.3
    L_0006: stloc.2 //从.locals init到L_0006，相当于C#代码的为i，j，k赋值。
    L_0007: ldloc.0  //取调用栈中位置为0的元素压入评估栈（取i的值）。
    L_0008: ldloc.1  //取调用栈中位置为1的元素压入评估栈（取j的值）。
    L_0009: add  //做加法操作
    L_000a: ldloc.2 //取调用栈中位置为2的元素压入评估栈（取k的值）。
    L_000b: add  //做加法操作
    L_000c: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) //调用输出方法
    L_0011: nop  //No Operation
    L_0012: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey() //调用ReadKey方法
    L_0017: pop //把评估栈的内容清空
    L_0018: ret  //return 标记返回值
} //Main方法结束

Durch den obigen Code können wir Folgendes zusammenfassen: .maxstack: Variablen im Code, die es benötigt um mehrere Positionen im Aufrufstapel zu belegen (Call Stack); .locals int(...): Variableninitialisierung definieren und in den Aufrufstapel einfügen (Call Stack); Schieben Sie die Zeichenfolge in den Auswertungsstapel.

ldc.i4.1: Schieben Sie den Wert 2 in Form einer 4-Byte-Ganzzahl in den Auswertungsstapel. Legen Sie den Wert im Auswertungsstapel (Evaluation) ab und weisen Sie ihn dem Aufrufstapel (Call Stack) zu. ldloc: Nehmen Sie den Wert an der angegebenen Position im Aufrufstapel (Call Stack) heraus (kopieren Sie ihn) und verschieben Sie ihn in den Auswertungsstapel (Auswertungsstapel); Aufruf: Diese Anweisung wird im Allgemeinen zum Aufrufen statischer Methoden verwendet. Callvir wird im Allgemeinen zum Aufrufen von Instanzmethoden verwendet.

Sehen wir uns ein weiteres Beispiel an

namespace TestConsole
{
    class Program
    {
        [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
        private static void SomeMethod()
        {
            Console.WriteLine("Hello World!");
        }
 
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Before JITed.");
            Console.ReadLine();
 
            SomeMethod();
 
            Console.WriteLine("After JITed");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

Der entsprechende IL-Code der Hauptmethode:

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
{
    .entrypoint
    .maxstack 8
    // 分配字符串"Before JITed"
    L_0000: ldstr "Before JITed."
    // 调用Console.WriteLine方法
    L_0005: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
    // 调用Console.ReadLine方法
    L_000a: call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
    L_000f: pop
    // 调用Program.SomeMethod方法
    L_0010: call void TestConsole.Program::SomeMethod()
    // 分配字符串"After JITed"
    L_0015: ldstr "After JITed"
    // 调用Console.WriteLine方法
    L_001a: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
    // 调用Console.ReadLine方法
    L_001f: call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
    L_0024: pop
    L_0025: ret
}

Das Obige ist die CLR (Common Language) in C# Laufzeit) und IL-Inhalte (Zwischencode). Weitere verwandte Inhalte finden Sie auf der chinesischen PHP-Website (www.php.cn).