用Visual Studio等IDE寫C#的Hello World非常簡單,但脫離了IDE你能不能打印出Hello World呢?這不是說工作時(shí)脫離IDE,而是學(xué)習(xí)一下CLR的執(zhí)行模型.

Hello World

新建一個(gè)記事本,輸入如下代碼,另存為HelloWorld.txt.

using System;  
namespaceHelloWorld  
{  
  classProgram  
  {  
    static voidMain(string[] args) {  
      Console.WriteLine("Hello World!");  
      Console.ReadKey();  
    }  
  }  
} 

打開Visual Studio 2008(2005,2010) 命令提示程序

卻換到HelloWorld.txt的目錄

運(yùn)行命令:csc /out:Hello.exe HelloWorld.txt

如無意外,將會(huì)編譯出Hello.exe,能打印出Hello World.

CLR執(zhí)行模型-編譯期

CLR程序的執(zhí)行過程大致分為兩步,編譯期和運(yùn)行期,編譯期過程大致如下圖:

其中編譯期邏輯上也可分為兩步：

CLR(C#)編譯器接受源代碼文件,并編譯為托管模塊.托管模塊包括IL代碼,元數(shù)據(jù),CLR頭等組成部分.上面的例子中就是將HelloWorld.txt編譯成托管模塊.

一般程序集都會(huì)包含很多源代碼文件(這里只有HelloWorld.txt)和資源文件,第二步就是把各個(gè)源代碼文件和資源文件對應(yīng)編譯結(jié)果合并成程序集.

執(zhí)行上面兩步就可以得到一個(gè)XX.dll或XX.exe的程序集.就像上面的Hello.exe.

編譯器如何知道要編譯成托管模塊還是資源文件?其實(shí)是必須明確告訴編譯器每個(gè)文件的怎么編譯,這個(gè)對應(yīng)Visual Studio的文件屬性的生成操作.

右擊任何Visual Studio解決資源方案的文件-->屬性-->生成操作:

指定Class1為嵌入的資源,用ILSpy查看會(huì)發(fā)現(xiàn)只是把Class1嵌入到程序集中,名稱為:命名空間.文件名:

你甚至可以將一張圖片設(shè)為編譯讓編譯器試圖去編譯它,不過會(huì)報(bào)錯(cuò).

運(yùn)行期

上面生成了程序集,程序集內(nèi)的是IL代碼,它還不是可運(yùn)行的代碼.IL是與CPU無關(guān)的機(jī)器語言.直到程序集被調(diào)用,才會(huì)由JIT(Just-in-Time,實(shí)時(shí))編譯器編譯為本機(jī)代碼(CPU指令).在運(yùn)行時(shí),CLR執(zhí)行如下步驟:

◆ 檢查程序集的安全特性;

◆ 在內(nèi)存中分配空間;

◆ 把程序集中的可執(zhí)行代碼發(fā)送給JIT編譯器,把其中一部分編譯成本機(jī)代碼(CPU指令).

程序集的可執(zhí)行代碼在需要的時(shí)候由JIT編譯編譯,然后本機(jī)代碼(CPU指令)就被緩存以備后來的程序中執(zhí)行.一旦應(yīng)用程序終止,編譯好的本機(jī)代碼也會(huì)被丟棄.

例如如果將上面的代碼改為:

static void Main(string[] args) { 
  Console.WriteLine("Hello"); 
  Console.WriteLine("World!"); 
  Console.ReadKey(); 
} 

第一個(gè)WriteLine需要先JIT編譯,再執(zhí)行.而由于已編譯WriteLine的代碼,所以第二個(gè)WriteLine會(huì)直接執(zhí)行內(nèi)存塊中的代碼,跳過JIT編譯.

由于分配內(nèi)存,JIT編譯過程等,所以程序會(huì)在第一次運(yùn)行時(shí)造成一些性能損失,寫ASP.NET時(shí)這種感覺特變明顯,按了F5會(huì)等很久才會(huì)顯示首頁.

下面模擬感受這個(gè)過程.用一大堆類延長內(nèi)存分配的時(shí)間,參考這個(gè)文件HelloWorld.css(博客園不支持txt格式):

再次運(yùn)行命令:csc /out:Hello.exe HelloWorld.txt,得到Hello.exe,執(zhí)行時(shí)發(fā)現(xiàn)有一定的延遲才會(huì)打印出Hello World.

生成本機(jī)代碼

使用.NET提供的NGen.exe,可以將IL代碼編譯成本機(jī)代碼.可以解決上面的問題.NGen.exe有兩個(gè)作用:

加快應(yīng)用程序的啟動(dòng)速度.因?yàn)榇a已編譯為本機(jī)代碼,運(yùn)行時(shí)不需要再花時(shí)間編譯

減少應(yīng)用程序的程序集.如果一個(gè)程序集會(huì)同時(shí)加載多個(gè)進(jìn)程.NGen.exe會(huì)將IL編譯成本機(jī)代碼,并保存到一個(gè)單獨(dú)的文件中.這樣就可以通過"內(nèi)存映射"的方式,同時(shí)映射到多個(gè)進(jìn)程中,使代碼共享.避免每個(gè)進(jìn)程一份代碼.

再次運(yùn)行Visual Studio 2008(2005,2010) 命令提示程序

運(yùn)行如下命令:ngen install Hello.exe:

命令完成(在我的機(jī)器大概要10秒左右,到能再次輸入命令才完成)后運(yùn)行Hello.exe會(huì)發(fā)現(xiàn)馬上就能打印出Hello World,沒有任何延遲.

對于ASP.NET,Microsoft另外提供了aspnet_compiler.exe,我們可以在ASP.NET程序建一個(gè)腳本(.bat)預(yù)編譯程序.以下是一個(gè)示例(from老趙的程序):

%SYSTEMROOT%\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\aspnet_compiler -v / -p .\MyMvcDemo.Web.UI -f -errorstack .\Compliled 
PAUSE
關(guān)于aspnet_compiler.exe不多介紹,感興趣的可以自己搜索相關(guān)資料.