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C#基础知识之托管代码和非托管代码

什么是托管代码(managed code)?

    托管代码(Managed Code)就是中间语言(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。随着程序集的运行,CLR提供各种服务:内存管理,安全管理,线程管理,垃圾回收,类型检查等等。

    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:      

    1. 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#)      

    2. 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。

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。

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。

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。


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