C#執行原理深入解析（圖文）

這篇文章帶給大家的內容是關於C#執行原理深入解析（圖文），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

為什麼 Unity3D 可以運行 C#，C# 和 Mono 是什麼關係，Mono 和 .Net Framework 又是什麼關係？我們深入的來聊聊這個話題！

從編譯原理說起

一句話介紹編譯器：編譯器是將用某種程式語言寫成的原始碼（原始語言），轉換成另一種語言（目標語）等價形式的程序。通常我們是將某種高階語言（如C、C 、C# 、Java）轉換成低階語言（組合語言、機器語言）。

編譯器以管線的形式進行工作，分為幾個階段：原始碼 → 詞法分析 → 語法分析 → 語意分析 → 目標程式碼 → 連結 → 執行檔。現代編譯器也會更複雜，中間會增加更多的處理過程，例如預處理器，中間程式碼生成，程式碼最佳化等。

#虛擬機器是什麼

虛擬機器（VM），簡單理解，就是可以執行特定指令的一種程序。為了執行指令，還需要一些配套的設施，如暫存器、堆疊等。虛擬機可以很複雜，複雜到模擬真正的電腦硬件，也可以很簡單，簡單到只能做加減乘除。

在編譯器領域，虛擬機器通常執行一種叫做中間程式碼的語言，中間程式碼由高階語言轉換而成，以 Java 為例，Java 編譯後產生的並不是一個可執行的文件，而是一個 ByteCode （字節碼）文件，裡麵包含了從 Java 原始碼轉換成等價的字節碼形式的代碼。 Java 虛擬機器（JVM）負責執行這個檔案。

虛擬機器執行中間程式碼的方式分為 2 種：解釋執行和 JIT（即時編譯）。解釋執行即逐條執行每條指令，JIT 則是先將中間程式碼在開始運作的時候編譯成機器碼，然後執行機器碼。由於執行的是中間代碼，所以，在不同的平台實現不同的虛擬機，都可以執行相同的中間代碼，也實現了跨平台。

int run(context* ctx, code* c) {
    for (cmd in c->cmds) {
        switch (cmd.type) {
            case ADD:
            // todo add
            break;
            case SUB:
            // todo subtract
            break;
            // ...
        }
    }
    return 0;
}

總結一下，虛擬機器本身不是跨平台，而是語言是跨平台的，對於開發人員來說，只需要關心開發語言即可，不需要關心虛擬機器是怎麼實現的，這也是 Java 可以跨平台的原因，C# 也是一樣的。推而廣之，理論上任何語言都可以跨平台，只要在相應平台實現了編譯器或虛擬機器等配套設施。

C# 是什麼，IL 又是什麼

C# 是微軟推出的一種基於 .NET 框架的、物件導向的高階程式語言。微軟在 2000 年發布了這種語言，希望藉助這種語言來取代Java，更多詳細的介紹可以參考  C# Wiki。

C# 是一個語言，微軟為它定制了一份語言規範，提供了從開發、編譯、部署、執行的完整的一條龍的服務，每隔一段時間會發布一份最新的規範，加入一些新的語言特性。從文法層面來說，C# 是個很完善，寫起來很舒服的語言。

C# 和 Java 類似，C# 會編譯成一個中間語言（CIL，Common Intermediate Language，也叫 MSIL），CIL 也是高階語言，而執行 CIL 的虛擬機器叫 CLR（Common Language Runtime）。通常我們把 C#、CIL、CLR，再加上微軟提供的一套基礎類別庫稱為 .Net Framework。

C# 天生就是為征服宇宙設計的，不過非常遺憾，由於微軟的封閉，這個目標並沒有實現。當然 C# 現在還過得很好，因為遊戲而煥發了新的活力，因為 Unity3D，因為 Mono。

.Net Framework vs Mono

Mono 是跨平台的 .Net Framework 的實作。 Mono 做了一件很了不起的事情，將 CLR 在所有支援的平台上重新實作了一遍，將 .Net Framework 提供的基礎類別庫也重新實作了一遍。

以上，Compile Time 的工作其實可以直接用微軟已有的成果，只要將Runtime 的CLR 在其他平台實現，這個工作量不僅大，而且需要保證兼容，非常浩大的一個工程，Mono 做到了，致敬！

Unity3D 中的 C

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Unity3D 內嵌了一個Mono 虛擬機，從上文可以知道，當實現了某個平台的虛擬機，那語言就可以在該平台運行，所以，嚴格的講，Unity3D 是透過Mono 虛擬機，執行C# 通過編譯器編譯後產生的IL 程式碼。

Unity3D 預設使用 C# 作為開發語言，除此之外，還支援 JS 和 BOO，因為 Unity3D 開發了對應的編譯器，將 JS 和 BOO 編譯成了 IL。

小結

C# 在 Windows 下，是透過微軟的 C# 編譯器，產生了 IL 程式碼，運行在 CLR 中。

C# 在除Windows 外的平台下，是透過Mono 的編譯器，產生了IL 程式碼，運行在Mono 虛擬機中，也可以直接執行將已經編譯好的IL 程式碼（透過任意平台編譯）。

理論上，你創造了一門語言，並且實現了某一平台下的編譯器，然後實現了所有平台下符合語言規範的虛擬機，你的語言就可以運行在任意平台啦。

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以上是C#執行原理深入解析（圖文）的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！