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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