C#基础之运行环境_.NET_编程开发_程序员俱乐部

C#是一门语言，是基于C风格语言（C、C++和Java）的特性而设计的。

一、C#的执行过程

1、第一步，得到C#源代码文件；

一般是.cs作为后缀（其实C#编译器允许为C#源代码文件使用任何文件扩展名）。

2、第二步，由C#编译器进行编译，得到程序集（assembly）；

程序集有两种形式：一种是可执行文件.exe；另一种是类库文件.dll（Dynamic Link Library，DLL，动态链接库）。

程序集采用的是另一种语言，即公共中间语言（Common Intermediate Language，CIL），或简称为中间语言（IL），第三种说法是Microsoft IL（MSIL）。

3、第三步，再进行一次编译，CIL被转换为处理器能够理解的机器码（machine code）；

由“运行时”内部的一个组件来执行从CIL到机器码的编译，这个组件称为即时编译器（just-in-time compiler，即JIT），这个过程称为即时编译或JIT编译（just-in-time compilation） 。

通常在执行时发生，也有可能在程序安装时发生。

4、第四步，代码要想执行，仅仅转换为机器码是不够的，C#程序还需要在一个代理的上下文中执行，负责管理C#程序执行的代理就是VES（Virtual Execution System，虚拟执行系统）；

VES也被叫做“运行时”（runtime）（“程序执行的时候”用执行时来表示）。

CLR（公共语言运行时）正在逐渐称为运行时的一个常用代名词，这个术语更像是微软专门针对.NET平台实现的“运行时”。

“运行时”负责管理C#程序的执行，负责加载和运行程序，并在程序执行时提供额外的服务（这些服务不需要开发人员显示地编码）。

假如代码在像“运行时”这样的一个“代理”的上下文中执行，就将这些代码称为托管代码（managed code），执行过程中不需要“运行时”的代码称为本机代码（native code）或者非托管代码（unmanaged code）。

C#的底层平台是“运行时”（VES）。

5、反汇编

给定一个程序集（DLL文件或可执行文件），可以使用CIL反汇编程序将其析构成对应的CIL表示，从而查看其CIL代码。通常使用微软特有的文件名ILDASM来称呼这种CIL反汇编程序（ILDASM是IL Disassembler的简称），它能对程序或者它的类库执行反汇编，显示由C#编译器生成的CIL代码。

事实上，一些免费工具可以将CIL自动反编译成C#。

无论是否基于CLI，任何程序防止反编译唯一安全的方法就是禁止访问编译好的程序（例如，只在网站上存放程序，而不把它分发到用户机器上）。但假如目的只是减小别人获得源代码的可能性，可以考虑使用一些混淆器（obfuscator）产品。这些混淆器会打开IL代码，将代码加密成一种功能不变但更难于理解的形式。这可以防止普通开发者访问代码，使程序集难以被反编译成容易理解的代码。除非程序需要对算法进行高级安全防护，否则混淆器足矣。

二、CLI（Common Language Infrastructure，公共语言基础结构）

1、简介

CLI是在运行时管理C#程序的执行引擎。

CLI没有规定标注具体如何实现，但它描述了一个CLI平台在符合标准的前提下应该具有什么行为。

CLI标准包括以下更详细的规范：

①虚拟执行系统（VES，即常说的“运行时”）；

②公共中间语言（Common Intermediate Language，CIL）；支持多种语言；

③公共类型系统（Common Type System，CTS）；为语言互操作性提供支持的类型系统；

④公共语言规范（Common Language Specification，CLS），包含如何编写能通过CLI兼容语言访问的库的指导原则；

⑤元数据（Metadata）；

⑥公共编程框架（Framework）；

⑦基类库（Base Class Library，BCL）；

2、CLI实现

目前有7种主流的CLI实现（4种来自微软），各自都实现了一个C#编译器。

①Microsoft Visual C# .NET Compiler：业内最主要的编译器，但只能在Windows操作系统上运行，它作为Microsoft .NET Framework SDK的一部分免费提供给用户下载和使用;

②Microsoft Silverlight：这是CLI的一个跨平台实现，能同时在Windows和Macintosh操作系统上运行；

③Microsoft Compact Framework：.NET Framework的一个精简，设计成在PAD和手机上运行；

④Microsoft XNA：游戏开发人员使用的CLI实现，面向的是XBOX和Windows Vista；

⑤Mono Project：开源的CLI实现，提供了CLI规范及C#编译器的Windows、Linux、UNIX兼容版本；

⑥DotGNU：侧重于创建平台可移植应用程序，使其能够同时在CLI的.NET和DotGNU.Portable.NET实现下运行；

⑦Rotor：也称为Shared Source CLI，是微软开发出来在Windows、Mac OS、FreeBSD上运行的一个CLI实现；

注意每个CLI和C#编译器实现和规范相符的程度是不一的。

3、“运行时”提供的服务

如果是一个CLI实现的上下文中运行，程序员不需要直接写代码，“运行时”和托管执行提供了大量服务和功能：

①垃圾回收；

②类型安全；

③代码访问安全性（Code Access Security，CAS）；

④平台可移植性；

⑤语言互操作性；

⑥BCL；