第1章 .NET体系结构
1.1 C#与.NET的关系
我们不能孤立地使用C#语言,而必须和.NET Framework一起考虑。C#编译器专门用于.NET,这表示用C#编写的所有代码总是在.NET Framework中运行。对于C#语言来说,可以得出两个重要的结论:
● C#的结构和方法论反映了.NET基础方法论。
● 在许多情况下,C#的特定语言功能取决于.NET的功能,或依赖于.NET基类。
由于这种依赖性,在开始使用C#编程前,了解.NET的结构和方法论就非常重要了,这就是本章的目的。
本章首先介绍.NET如何处理所有的代码(包括C#),了解在.NET编译和运行代码时通常会出现什么情况。对这些内容进行概述之后,就要详细阐述Microsoft中间语言(Microsoft Intermediate Language,MSIL或简称为IL),所有编译好的代码都要使用这种语言。本章特别要介绍IL、通用类型系统(Common Type System,CTS)及公共语言规范(Common Language Specification,CLS)如何提供语言之间的互操作性。最后解释各种语言如何使用.NET,包括VB和C++。
之后,我们将介绍.NET的其他特性,包括程序集、命名空间和.NET基类。最后本章简要探讨一下C#开发人员可以创建的应用程序类型。
C#是一种相当新的编程语言,C#的重要性体现在以下两个方面:
● 它是专门为与Microsoft的.NET Framework一起使用而设计的。
● 它是一种基于现代面向对象设计方法的语言,在
设计它时,Microsoft还吸取了其他类似语言的经验,这些语言是近20年来面向对象规则得到广泛应用后才开发出来的。
有一个很重要的问题要弄明白:C#就其本身而言只是一种语言,尽管它是用于生成面向.NET环境的代码,但它本身不是.NET的一部分。.NET支持的一些特性,C#并不支持。而C#语言支持的另一些特性,.NET却不支持(例如运算符重载)!
但是,因为C#语言是和.NET一起使用的,所以如果要使用C#高效地开发应用程序,理解Framework就非常重要,所以本章将介绍.NET的内涵。
1.2 公共语言运行库
.NET Framework的核心是其运行库的执行环境,称为公共语言运行库(CLR)或.NET运行库。在CLR的控制下运行的代码常常称为托管代码(managed code)。
但是,在CLR执行开发的源代码之前,需要编译它们(在C#中或其他语言中)。在.NET中,编译分为两个阶段:
(1) 把源代码编译为Microsoft中间语言(IL)。
(2) CLR把IL编译为平台专用的代码。
这个两阶段的编译过程非常重要,因为Microsoft中间语言(托管代码)是提供.NET的许多优点的关键。下面看看其原因。
托管代码的优点
Microsoft中间语言与Java字节代码共享一种理念:它们都
是一种低级语言,语法很简单(使用数字代码,而不是文本代码),可以非常快速地转换为内部机器码。对于代码来说,这种精心设计的通用语法,有很重要的优点。
1. 平台无关性
首先,这意味着包含字节代码指令的同一文件可以放在任一平台中,运行时编译过程的最后阶段可以很容易完成,这样代码就可以运行在该特定的平台上。换言之,编译为中间语言就可以获得.NET平台无关性,这与编译为Java字节代码就会得到Java平台无关性是一样的。
注意.NET的平台无关性目前只是一种可能,因为在编写本书时,.NET只能用于Windows平台,但人们正在积极准备,使它可以用于其他平台(参见Mono项目,它用于创建.NET的开放源代码的实现,参见go-mono/)。
提高性能
比Java字节代码的作用还要大。IL总是即时编译的(称为JIT编译),而Java字节代码常常是解释性的,
Java的一个缺点是,在运行应用程序时,把Java字节代码转换为内部可执行代码的过程会导致性能的损失(但在最近,Java在某些平台上能进行JIT编译)。
JIT编译器并不是把整个应用程序一次编译完(这样会有很长的启动时间),而是只编译它调用的