托管代码和非托管代码

古城微笑少年丶 2022-09-16 04:57 207阅读 0赞

# 一、什么是“托管代码”？ #

## 1.1、托管代码 ##

**托管代码是使用可在 .NET 上运行的一种高级语言（例如 C\#、Visual Basic、F\# 等）编写的**。 **使用相应的编译器编译以这些语言编写的代码时，无法获得机器代码， 而是获得 中间语言 代码，然后运行时会对其进行编译并将其执行**。 C++ 是这条规则的一个例外，因为它也能够生成可在 Windows 上运行的本机非托管二进制代码。

简而言之，**托管代码就是执行过程交由运行时管理的代码；** **在这种情况下，相关的运行时称为公共语言运行时 (CLR)**，不管使用的是哪种实现（例如 [Mono][]、.NET Framework 或 .NET Core/.NET 5+）。 **CLR 负责提取托管代码、将其编译成机器代码，然后执行它**。 除此之外，**运行时（CRL）还提供多个重要服务，例如自动内存管理、安全边界、类型安全，等等。**

**中间语言(IL)代码在公共语言运行库(CLR)中运行；编译器把代码编译成中间语言，当方法被调用时，CLR把具体的方法编译成适合本地计算机运行的机器码，并且将编译好的机器码缓存起来，以备下次调用使用。**

托管代码是一microsoft的中间语言(IL)，他主要的作用是在.NET FRAMEWORK的公共语言运行库(CLR)执行代码前去编译源代码，也就是说托管代码充当着翻译的作用，源代码在运行时分为两个阶段：

*  源代码编译为托管代码,（所以源代码可以有很多种，如VB,C\#,J\#)
 *  托管代码编译为microsoft的平台专用语言

**编译器把代码编译成中间语言(IL)，**而不是能直接在你的电脑上运行的机器码。**中间语言被封装在一个叫程序集(assembly)的文件中，程序集中包含了描述你所创建的类，方法和属性(例如安全需求)的所有元数据。你可以拷贝这个程序集到另一台服务器上部署它。**

托管代码在公共语言运行库(CLR)中运行。这个运行库给你的运行代码提供各种各样的服务，通常来说，他会加载和验证程序集，以此来保证中间语言的正确性。当某些方法被调用的时候，运行库把具体的方法编译成适合本地计算机运行的机械码，然后会把编译好的机械码缓存起来，以备下次调用。(这就是即时编译)随着程序集的运行，运行库会持续地提供各种服务，例如自动垃圾回收、运行库类型检查和安全支持等。这些服务帮助提供独立于平台和语言的、统一的托管代码应用程序行为。

Visual Basic .NET和C\#只能产生托管代码。如果你用这类语言写程序，那么所产生的代码就是托管代码。如果你愿意，Visual C++ .NET可以生成托管代码。当你创建一个项目的时候，选择名字是以.Managed开头的项目类型。例如.Managed C++ application。

## 1.2、中间语言和执行 ##

什么是“中间语言”（简称 IL）？ **中间语言是编译使用高级 .NET 语言编写的代码后获得的结果。 对使用其中一种语言编写的代码进行编译后，即可获得 IL 所生成的二进制代码**。 **必须注意，IL 独立于在运行时顶层运行的任何特定语言；**行业甚至为它单独制定了规范，如果有需要，你可以阅读该规范。

**从高级代码生成 IL 后，你很有可能想要运行它。 CLR 此时将接管工作，启动 实时 (JIT) 编译过程，或者将代码从 IL 实时 编译成可以真正在 CPU 上运行的机器代码。 这样，CLR 就能确切地知道代码的作用，并可以有效地 *管理* 代码。**

中间语言有时也称为公共中间语言 (CIL) 或 Microsoft 中间语言 (MSIL)。

# **二、什么是非托管代码(unmanaged code)　　** #

**　　非托管代码，直接编译成目标计算机码，在**[公共语言运行库][Link 1]**（CLR）环境的外部，由操作系统直接执行的代码，代码必须自己提供垃圾回收，类型检查，安全支持等服务。如需要内存管理等服务，必须显示调用操作系统的接口，通常调用Windows SDK所提供的API来实现内存管理。**

当项目选择名字以MFC，ATL，Win32开头的项目类型，那么这个项目所产生的就是非托管程序。

非托管代码就是在Visual Studio .NET 2002发布之前所创建的代码。例如Visual Basic 6, Visual C++ 6, 最糟糕的是，连那些依然残存在你的硬盘中、拥有超过15年历史的陈旧C编译器所产生的代码都是非托管代码。托管代码直接编译成目标计算机的机械码，这些代码只能运行在编译出它们的计算机上，或者是其它相同处理器或者几乎一样处理器的计算机上。非托管代码不能享受一些运行库所提供的服务，例如安全和内存管理等。如果非托管代码需要进行内存管理等服务，就必须显式地调用操作系统的接口，通常来说，它们会调用Windows SDK所提供的API来实现。就最近的情况来看，非托管程序会通过COM接口来获取操作系统服务。

跟Visual Studio平台的其他编程语言不一样，Visual C++可以创建非托管程序。当你创建一个项目，并且选择名字以M FC，ATL或者Win32开头的项目类型，那么这个项目所产生的就是非托管程序。

# **三、托管代码和非托管代码的区别** #

1、托管代码是一种中间语言，运行在CLR上；非托管代码被编译为机器码，运行在机器上。

2、托管代码独立于平台和语言，能更好的实现不同语言平台之间的兼容；非托管代码依赖于平台和语言。

3、托管代码可享受CLR提供的服务（如安全检测、垃圾回收等），不需要自己完成这些操作；非托管代码需要自己提供安全检测、垃圾回收等操作。

# **四、托管代码与非托管代码的性能比较** #

基本上每个人都知道的是，所有.Net语言都将被编译成为一个叫做IL汇编的中间语言。但是计算机是如何执行这个中间代码的，却是很多人不知道，甚至理解错误了的。JIT是.NET程序运行的重要部件之一，全称是即时编译器。很多人都以为JIT其实就是跟Java VM差不多的东西，是一个Interpreter，在运行时读取IL汇编代码，然后模拟成x86代码（也就是俗称的虚拟机）。但是事实上，.NET使用的是更为高级的技术。 .Net程序被加载入内存以后，当某段IL代码被第一次运行的时候，JIT编译器就会将这段IL代码，全部编译成本地代码，然后再执行。这也就是为什么.NET程序第一次运行都启动很慢的原因！ 随.NET库，微软还附带了一个工具，可以事先将.NET程序所有的IL代码都编译成本地代码并保存在缓存区中，这样一来，这个程序就跟c++编译的一模一样了，没有任何区别，运行时也可以脱离JIT了（这里不要混淆了，这里不是说可以脱离.NET库，而是说不需要在进行即时编译这个过程了）。所以，请不要将.NET和Java混为一谈，两个的运行效率根本不是一个等级的！

JIT的优化指的是可以针对本地CPU，在编译时进行优化。传统程序在编译时，为了保证兼容性，通常使用最通用的指令集（比如古老的386指令集）来编译。而JIT知道CPU的具体类型，可以充分利用这些附加指令集进行编译，这样的性能提升是很可观的。

# 五、代码编译执行流程 #

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[什么是托管代码？ | Microsoft Docs![icon-default.png_t_L9C2][]https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/managed-code][_ Microsoft Docs_icon-default.png_t_L9C2_https_docs.microsoft.com_zh-cn_dotnet_standard_managed-code]

[托管代码和非托管代码的区别\_代码托管\_DevCloud\_华为云论坛 (huaweicloud.com)![icon-default.png?t=L9C2][icon-default.png_t_L9C2]/images/20220828/f594bd864e4948c4be264143585b84b3.png][DevCloud_ _huaweicloud.com_icon-default.png_t_L9C2_icon-default.png_t_L9C2_https_bbs.huaweicloud.com_forum_thread-126526-1-1.html]

[Mono]: https://www.mono-project.com/
[Link 1]: http://baike.baidu.com/view/159628.htm
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