.Net基础——程序集与CIL

1. 程序集和CIL:

程序集是由.NET语言的编译器接受源代码文件产生的输出文件，通常分为 exe和dll两类，其中exe包含Main入口方法可以双击执行，dll则需要被其他程序集调用执行。
CIL（Common Intermediate Language): 公共中间语言^①，需要被编译成二进制机器码之后才会被计算机执行。

2. 程序集包含:

程序的CIL
程序中使用的类型的元数据(metadata)
程序集清单
一些资源集

程序被编译成程序集（exe为例）之后，双击运行，程序集会被加载入CLR(Common Language Runtime),执行下面的步骤：
　　1.检查程序集的安全特性。
　　2.进行内存分配。
　　3.把程序集中的可执行代码发送给JIT（Just-in-Time）编译器，把其中的一部分代码编译成为本机代码。
其中，JIT只会编译被调用的部分CIL代码，并把编译的结果缓存起来，以备在后面的程序中的多次调用, 这保证了编译与运行的效率。

经过JIT编译之后的代码即是本机代码，本机代码最终被CPU执行。

我们通过一段简单的代码来加深理解：

1. 打开VS，用C#编写一段如下程序:

using System;

namespace ILTest

{

    public class Program

    {

        public static void Main(string[] args)

        {

            Console.WriteLine("Hello Fred");

            Console.Read();

        }

    }

}

2. 使用 ILASM^② 工具将程序集反编译为IL(也可生成为ILTest.txt，后缀名不影响文本文件内容)：

ildasm ILTest.exe /output:ILTest.IL

生成文本文件如下：

 //  Microsoft (R) .NET Framework IL Disassembler.  Version 4.6.1055.0

 // Metadata version: v4.0.30319

 .assembly extern mscorlib

 {

   .publickeytoken = (B7 7A 5C    E0  )                         // .z\V.4..

   .ver :::

 }

 .assembly ILTest

 {

   .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.CompilationRelaxationsAttribute::.ctor(int32) = (         )

   .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.RuntimeCompatibilityAttribute::.ctor() = (            4E 6F 6E     // ....T..WrapNonEx

                                                                                                                   6F 6E    6F    )       // ceptionThrows.

   // --- 下列自定义特性会自动添加，不要取消注释 -------

   //  .custom instance void [mscorlib]System.Diagnostics.DebuggableAttribute::.ctor(valuetype [mscorlib]System.Diagnostics.DebuggableAttribute/DebuggingModes) = ( 01 00 07 01 00 00 00 00 ) 

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyTitleAttribute::.ctor(string) = (     4C       )                // ...ILTest..

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyDescriptionAttribute::.ctor(string) = (      )

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyConfigurationAttribute::.ctor(string) = (      )

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyCompanyAttribute::.ctor(string) = (      )

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyProductAttribute::.ctor(string) = (     4C       )                // ...ILTest..

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyCopyrightAttribute::.ctor(string) = (     6F         C2 A9    // ...Copyright ..

                                                                                                          )                            //  2018..

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyTrademarkAttribute::.ctor(string) = (      )

   .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.ComVisibleAttribute::.ctor(bool) = (      )

   .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.GuidAttribute::.ctor(string) = (            2D       // ..$84f5b40e-91ae

                                                                                                   2D     2D     2D        // -4bfc-ab89-4a0ff

                                                                                                            )                      // f6d081a..

   .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyFileVersionAttribute::.ctor(string) = (     2E  2E  2E    )             // ...1.0.0.0..

   .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.Versioning.TargetFrameworkAttribute::.ctor(string) = (   1C 2E 4E      6D   6F  6B   // ....NETFramework

                                                                                                         2C      6F 6E 3D   2E  2E     // ,Version=v4.6.1.

                                                                                                           0E     6D   6F  6B      // .T..FrameworkDis

                                                                                                          6C   4E  6D   2E 4E        // playName..NET Fr

                                                                                                          6D   6F  6B   2E  2E  )          // amework 4.6.1

   .hash algorithm 0x00008004

   .ver :::

 }

 .module ILTest.exe

 // MVID: {90543B0E-D1B4-4FFF-9260-57E27FBC4F8B}

 .imagebase 0x00400000

 .file alignment 0x00000200

 .stackreserve 0x00100000

 .subsystem 0x0003       // WINDOWS_CUI

 .corflags 0x00020003    //  ILONLY 32BITPREFERRED

 // Image base: 0x00960000

 // =============== CLASS MEMBERS DECLARATION ===================

 .class public auto ansi beforefieldinit ILTest.Program

        extends [mscorlib]System.Object

 {

   .method public hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed

   {

     .entrypoint

     // 代码大小       19 (0x13)

     .maxstack

     IL_0000:  nop

     IL_0001:  ldstr      "Hello Fred"

     IL_0006:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)

     IL_000b:  nop

     IL_000c:  call       int32 [mscorlib]System.Console::Read()

     IL_0011:  pop

     IL_0012:  ret

   } // end of method Program::Main

   .method public hidebysig specialname rtspecialname

           instance void  .ctor() cil managed

   {

     // 代码大小       8 (0x8)

     .maxstack

     IL_0000:  ldarg.

     IL_0001:  call       instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()

     IL_0006:  nop

     IL_0007:  ret

   } // end of method Program::.ctor

 } // end of class ILTest.Program

 //