本文主要是介绍CLR 托管模块介绍,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
托管模块(中间语言和元数据)是一个标准的32位Microsoft Windows可移植执行体(PE32)文件,或者是一个标准的64位Windows可移植执行体(PE32+)文件,他们需要CLR才能执行。
本地代码编译器生成的是一种特定的CPU架构(比如X86,X64或者IA64)专用的代码。相反所有CLR相容的编译器生成的都是
“中间语言(Intermediate language ,IL)”IL代码也称为托管代码,因为CLR会管理它的执行。
除了生成IL,面向CLR的每个编译器还需要在每个托管模块中生成完整的元数据。简而言之,元数(metadata)是一系列特殊的数据表,他们描述了描述了模块中定义的内容,比如类型及其成员。除此之外,还有一些元数据表指出了托管模块引用的内容,比如导入的类型及其成员。元数据是一些老技术的超级。这些老技术包括“类型库(Type Library)”和“接口定义语言Interface Definition language,IDL”文件等。要注意的一个重点在于,CLR元数据比他们完整得多。另外,和类型库及IDL不同,元数据总是与包含IL代码的文件关联在一起。事实上,元数据总是嵌入与代码相同的EXE/DLL,这使两者密不可分。由于编译器同时生成元数据和代码,并将他们绑定到最终生成的托管模块中,所以元数据及其描述的IL代码永远不会失去同步。
托管模块的组成:PE32或PE32+头,CLR头,元数据,中间语言IL代码
托管相较于非托管代码的优势:
JIT编译器能判断应用程序是否运行在一个INTER Pentium4 CPU上,并生成相应的本地代码来利用P4支持的任何特殊指令。通常,非托管应用程序是针对具有最小功能集合的CPU编译的,不会使用可提升应用程序性能的特殊指令,等等。
-----------------------------------------------------------------------JIT即使编译器-----------------------------------------------------------------------------
为了执行一个方法,它的IL首先必须转换成本地的CPU指令。这是CLR的JIT(just-in-time或者“即时”)编译器的职责。
就在Main方法执行之前,CLR会检测出Main的代码引用的所有类型,这导致CLR分配一个内部数据结构,它用于管理对引用类型的访问。Main方法引用了单一类型Console,造成CLR分配单独一个内部结构。在这个内部数据结构,Console类型定义的每个方法都有一条对应的记录。每条记录都容纳了一个地址,根据此地址即可找到方法的实现。对这个结构进行初始化时,CLR将每条记录都设置成CLR内部包含的一个未文档化的函数。我将这个函数称为JITCompiler。
Main方法首次调用WriteLine时,会调用JITCompiler函数。JITCompiler函数负责将一个方法的IL代码编译成本地CPU指令。由于IL是“即时”编译的,所以通常将CLR的这个组件称为JITter或者JIT编译器。
JITCompiler函数被调用时,它知道要调用哪个方法,以及具体是什么类型定义了该方法。然后,JITCompiler会在定义程序集的元数据中搜索被调用的方法IL。JITCompiler接着要验证IL代码,并将IL代码编译成本地CPU指令。本地CPU指令保存在一个动态分配的内存块中。然后JITCompiler回到CLR为类型创建的内部数据结构,找到与被调用的方法对应的那一条记录,然后将最初调用它的那个引用替换成内存块(其中包含刚才编译好的本地CPU指令)的地址。最后,JITCompiler函数会跳转到内存块中的代码。这些代码正是WriteLine方法(获取单个string参数的那个版本)的具体实现。代码返回时,会返回到Main中的代码,并继续执行。
现在,Main要第二次调用WriteLine。这一次,由于已对WriteLine的代码进行了验证和编译,所以会直接执行内存块中的代码,完全跳过JITCompiler函数。WriteLine方法执行完毕后,会再次返回Main。
一个方法只有在首次调用的时候才会造成一定的性能损失。以后对该方法的所有调用都以本地代码的形式全速的运行,因为不需要再次执行验证和编译成本地代码。
JIT编译器将本地CPU指令保存在动态内存中。一旦应用程序终止,编译好的代码也会被丢弃。所以将来再次运行应用程序,或者同时启动了应用程序的两个实例(在两个不同的操作系统进程中),JIT编译器必须再次将IL编译成本地指令。
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