【精通C#】第一章 .NET之道

小鱼儿 2023-06-06 03:43 5阅读 0赞

C\#和.NET没出生之前，Windows操作系统上的开发们常常使用COM编程模型：

COM，即Component Object Model，组件对象模型。允许个人构建可以由不同语言共享的代码库。

比如，Visual Basic开发者可以使用C++程序员构建的COM库（不是很理解，这个现在C\#调用C++库有啥区别吗？）。

优点：语言无关

缺点：基础结构复杂、部署模型脆弱，只能部署在windows系统上。

### **1.1 .NET平台的主要优点** ###

2002年正式发布了C\#和.NET平台，当时主要是为了提供一种比COM更强大、更灵活、更简洁的编程模型（这三个都是针对COM模型的缺点而来的）。

1. 对已有代码具有完全的互操作性：已有的COM二进制组件可以和更新的.NET二进制组件共存（可以相互调用？），已有的.NET也可以和COM二进制组件共存。使用dynamic关键字可以进一步简化这种互操作性。

2. 支持多种编程语言：使用多种编程语言（C\#、Visual Basic、F\#等）创建.NET应用。

3. 所有支持.NET的语言共享的公共运行时引擎：这个引擎的一个特点是具有一组明确定义的类型，而每一种支持.NET的语言都能“明白”这些类型。（我所在的公司开发的产品就是C\#和Lua相互调用，也不晓得是不是这个优点所说的）

4. 语言集成：.NET支持跨语言的继承、异常处理和代码调试。C\#的基类可以在Visual Basic中进行扩展。

5. 全面的基础类库：这个库除隐藏了原始的API调用的复杂性外，还提供了所有被支持.NET的语言所使用的一致的对象模型。

6.简化的部署模型：与COM不同，.NET库不需要将二进制单元注册到系统注册表中。另外，.NET允许同一个\*.dll的不同版本存在同一台机器上。（是放的路径不同呢还是加载的路径不同呢？之前遇到过产品线调用UI组件的时候调用了更低版本的PresentationFramework.dll，导致软件起不来，这也算一个问题吧，还是优点？）

### 1.2** .NET平台构造块（CLR、CTS和CLS）简介** ###

使.NET成为现实的3个关键实体：

CLR、CTS和CLS。

程序员角度：.NET可以理解为一个运行库环境和一个全面的基础类库。

**运行库层：**

**定义：**CLR，即Common Language Runtime，公共语言运行库。

**主要作用：**定位、加载和管理.NET类型，也负责一些诸如内存管理、应用管托、处理线程、安全检查等底层细节的工作。

**公共类型系统**

**定义：**CTS，即Common Type System，公共类型系统。

**主要作用：**规范完整描述了运行库所支持的所有可能的数据类型和编程结构，指定实体间如何进行交互，也规定了它们在.NET元数据格式中的表示。

**公共语言规范**

一种特定的支持.NET的语言可能不支持CTS所定义的所有特性。

**定义：**CLS，Common Language Specification，公共语言规范。

**主要作用：**是一个相关规范，定义了一个让所有.NET语言都支持的公共类型和编程结构的子集。如果构造的.NET类型仅公开与CLS兼容的特性，那么可以肯定其他所有支持.NET语言都能使用它们。如果使用了与CLS不兼容的数据类型或编程结构，就不能保证所有的.NET语言能和你的.NET代码库交互。

这一大段给我的理解就是CTS指定了.NET平台所支持的数据类型和编程结构（啥是编程结构？是指顺序*结构*、选择*结构*和循环*结构？*），CLS是所有.NET语言所支持的公共类型和编程结构的子集，就好比广东人和河南人都是中国人（.NET平台），大家都讲普通话（CLS），但是广东人也可以讲粤语，河南人也可以讲河南话，但是大家要是一起交流，就只讲普通话，否则交流失败（无法与你的代码库交互）。

**1.2.1 基础类库的作用**

**.NET平台**提供一个适合用于全部的.NET程序语言的基础类库(BCL，Basic Class Library)。这个类库封装了各种基本类型，如线程、文件输入/输出(I/O)、图形绘制以及与各个外部硬件设备的交互，以及一些服务。

有个图，我这里没贴上来，大概就是基础类库提供了以下八种服务：

1. 数据库访问

2. GUI桌面API

3. 安全

4. 远程处理API

5. 线程

6. 文件输入/输出

7. Web API

8. 其他

CLR>CTS>CLS

**1.2.2 C\#的优点**

C\#的核心语法和JAVA语法很相似。然而不能说C\#抄袭了JAVA(很不要脸啊)。

1. 不需要指针!(当然，需要时也是可以操作指针的，这个我没玩过，平常开发就没咋使用这个玩意儿)

2. 垃圾收集器能够自动管理内存。因此C\#不支持delete关键字。（为了去掉delete这个众多程序员烦恼的东西，也是拼了）

3. 类、接口、结构、枚举和委托都有正式的语法结构。（难道哪种语言这些语法结构都是一个样的？）

4. 具有和C++类似的功能，可以简单的重载操作符为自定义类型。

5. 支持基于特性的编程。这种方式的开发允许我们注释类型及其成员来进一步限定其行为。\[Obsolete\]特性标记某种方法后，后面再使用这种方法的时候就会打印自定义的警告。

还有很多优点就不列了。很多优点都项目中都或多或少看到和用到过。

**1.2.3 托管代码与非托管代码**

C\#生成的代码只能在.NET运行库中执行（你不能用C\#来构建本机的COM服务器或者非托管的C/C++ API应用程序）。这种必须在.NET运行库下执行的代码称为托管代码。这些包含托管代码的二进制单元称为程序集（assembly）。也就是说不能直接在.NET上运行库承载的代码称为非托管代码。

**1.3其他支持.NET的编程语言**

安装Visual Studio时，我们会得到5种托管语言：C\#、Visual Basic、C++/CLI、JavaScript和F\#。相似像Smalltalk、Ruby、Python、COBOL和Pascal的.NET编译器等也是托管语言。

**1.4 .NET程序集概览**

.NET二进制文件不包括特定于平台的指令，它包含的是平台无关的IL(Intermediate Language，中间语言)和类型元数据。

这里有个图：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>C#源代码</td> 
   <td>C#编译器</td> 
   <td>IL和元数据（.dll或.exe二进制文件）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Perl .NET源代码</td> 
   <td>Perl.NET编译器</td> 
   <td>IL和元数据（.dll或.exe二进制文件）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>COBOL.NET</td> 
   <td>COBOL.NET编译器</td> 
   <td>IL和元数据（.dll或.exe二进制文件）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C++/CLI源代码</td> 
   <td>C++/CLI编译器</td> 
   <td>IL和元数据（.dll或.exe二进制文件）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

IL也称为MSIL或者CIL，微软中间语言或者公共中间语言，这三个都是指的同一个东西。

使用支持.NET的编译器生成dll或exe文件时，二进制大对象会被打包成一个程序集。程序集包含CIL代码，CIL代码类似java的字节码，因为它只在绝对必需的情况下才编译成特定平台的指令。（就是说我写的代码，就算不调用也不会被编译成CIL?好像也不对，那我编译成的组件，程序还没运行，怎么知道我的某些代码会不会被调用）。“必需绝对”通常指一段CIL指令被.NET运行库引用。程序集还包含元数据（metadata）。元数据详尽描述了二进制文件中的每个“类型”的特征。程序集本身也用元数据进行描述，名称叫做清单（manifest）。清单记录程序集的当前版本信息，文化信息（用于本地化字符串和图形资源）和正确执行所需的外部引用程序集的列表。

**1.4.1 CIL的作用**

将CalculatorExample编译成.exe文件后，通过Mocrosoft SDK提供的ildasm.exe工具，我们可以看到下面源程序的add函数被编译成的中间语言如图2所示。

using System;
    
    namespace CalculatorExample
    {
        class Program
        {
            // 这个类包含应用程序的入口点
            static void Main(string[] args)
            {
                Calc c = new Calc();
                int ans = c.Add(10, 84);
                Console.WriteLine("10 + 84 is {0}.", ans);
    
                // 等待用户按Enter键来结束程序
                Console.ReadKey();
            }
        }
    
        // C#计算器
        class Calc
        {
            public int Add(int x,int y)
            {
                return x + y;
            }
        }
    }

图1

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NMT0NLX1pIT05HX1pIRU4_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

图2

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