clr-basics

CLR 的执行模型

模块/程序集

1.模块

托管模块组成部分

  • PE32/PE32+头 : PE即Portable Executable表示可执行文件
  • CLR头 : 包含所需的CLR版本,Main方法入口
  • 元数据 : 元数据是一组数据表.其中的一些数据表描述了模块中定义的内容,比如类型或成员。还有一些描述了托管模块引用的内容,比如导入的类型、成员。
  • IL代码

元数据用途

  1. 用于编译,消除了C/CPP时期对头文件的依赖
  2. VS IntelliSense,VS读取程序集的元数据,提供代码提示
  3. 允许垃圾回收器追踪对象的生存期,CLR GC采用的是Mark-Sweep形式,在mark阶段,元数据可以提供某一对象的某一字段引用了哪个其他的对象,可以把引用的对象也mark一下,防止被GC回收

2.程序集

程序集是一个或多个模块/资源 文件的逻辑分组。程序集是重用、安全性、以及版本控制的最小单元。一般认为一个dll/exe是一个程序集,但是还可以生成多文件程序集,使用AL.exe

如何判断是否安装了.NET Framework,只需检查%SystemRoot%\System32\MSCorEE.dll文件即可
如图,文件说明写出是 .NET Runtime Execution Engine

执行程序集中的代码 JIT

当一个方法第一次执行时,CLR内部的某个表会为该方法所在类型的所有方法创建一个记录项,对应着一个地址,在JIT编译IL => Native code时查找IL代码,JIT编译好的Native Code存放在内存中,并更新表中的地址,也就是下一次调用该方法时,直接执行的是Native Code,不用再次经过JIT了。这个不用是在一个程序的执行时间内,要是将程序关闭了,再打开还得重来。.NET都是半解释性性语言。

CTS : 通用类型系统
CLS : 通用语言规范
由于各个语言实现的不尽一致,MS定义了一个公共语言规范(Common Language Specification),它详细定义了一个最小功能集.
例如使用[assembly:CLSCompliant(tue)]指定此程序集是CLS兼容的

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public UInt32 Abc()
public int Xyz()
public int xyz()

以上会得到警告,因为有的语言没有unsigned int,而Xyz和xyz方法,是依靠大小写来区分的,像VB 就不能区分这两个方法.

在CLS中,类型的成员要么是一个字段,要么是一个方法,像是C#提供的属性(Property),事件(event)/委托(delegate)/运算符重载 都是C#编译器提供的,到IL层,只有字段和方法.delegate会变成一个类,这个另说.

程序集生成/打包/部署

csc.exe csharp compiler

hello.cs

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class Hello
{
public static void Main()
{
System.Console.WriteLine("Hello World ...");
}
}

csc /out:hello.exe /target:exe hello.cs

  • /out表示 输出文件
  • /target 或者 /t 表示输出类型
    1. exe 表示CUI,控制台窗口
    2. winexe GUI应用程序
    3. library 生成dll
    4. module 生成.netmodule模块,/addmodule:添加module引用
  • /reference: 或 /r 表示添加引用

csc hello.cs会生成hello.exe
/out:hello.exe 和 /t:exe 是默认的

CSC编译时默认引用MSCorLib.dll,可以指定/nostdlib使程序不默认引用这个

响应文件(.rsp)

在CSC编译的时候,/r /t /out 命令可以保存在一个文件了,如MyProj.rsp

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csc @MyProj.rsp hello.cs

还会在CSC.exe 相同目录中查找一个全局的CSC.rsp文件,例如我的电脑上是C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\csc.rsp里面Reference了一堆基本的dll,使用/noconfig指定编译时忽略这个全局响应文件

使用/r:xxx.dll来引用一个dll时,查找路径为

  1. 工作目录,当前目录
  2. CSC.exe所在目录,MSCorLib.dll从这个文件获取
  3. /lib编译时指定 or LIB环境变量

将模块合并成程序集

hello.cs

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class Hello
{
public static void Main()
{
System.Console.WriteLine("Hello World ...");
Method.AStaticMethod();
}
}

method.cs

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public class Method
{
public static void AStaticMethod()
{
System.Console.WriteLine("Hello from another module ...");
}
}

执行

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csc /t:module method.cs
csc /addmodule:method.netmodule hello.cs
hello

结果

生成的netmodule文件是一个不包含清单元数据表的PE文件,添加到一个程序集后,这个netmodule不能删除,删除会抛出FileNotFoundException

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未经处理的异常:  System.IO.FileNotFoundException: 未能加载文件或程序集“method.n
etmodule”或它的某一个依赖项。系统找不到指定的文件。 ---> System.IO.FileNotFound
Exception: 系统找不到指定的文件。 (异常来自 HRESULT:0x80070002)
--- 内部异常堆栈跟踪的结尾 ---
Hello.Main()

使用AL.exe 程序连接器

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al.exe /t:library /out:example.dll a.netmodule b.netmodule

使用
/link[resource]连接资源
/resource 嵌入资源

程序集的私有部署

探测目录

  1. AppDir\ABC.dll
  2. AppDir\ABC\ABC.dll
  3. AppDir\privatePath\ABC.dll
  4. AppDir\privatepath\ABC\ABC.dll

privatePath在app.config中配置

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<configuration>
<runtime>
<assemblyBinding xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1">
<probing privatePath = "net_assembly" />
</assemblyBinding>
</runtime>
</configuration>

强命名程序集

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sn -k magicdawn.snk //创建一个snk,包含私钥公钥
csc /keyfile:magicdawn.snk hello.cs

或者

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sn -p magicdawn.snk magicdawn.PublicKey //创建两个,publickey只包含公钥
sn -tp magicdawn.PublicKey //查看公钥