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.net框架程序设计读书笔记二(Microsoft .net 框架开发平台体系架构)

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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。



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