转载-C#学习笔记-基本概念(CLR、CTS、CLS...)

1. CLR(Common Language Runtime，公共语言运行时(库))

　　可由多种.NET语言使用的运行时环境，其主要作用是定位、加载和管理.NET类型、内存管理、安全检查、线程管理等。.NET运行库提供了一个定义明确的运行库层，可以被支持.NET的所有语言和平台共享。

2. CTS(Common Type System，公共类型系统)

　　CTS是一个正式的规范，它规定了类型必须如何定义才能被CLR承载。CTS规范完整地描述了CLR所支持的所有数据类型和编程结构等，指定了这些实体之间如何交互，也规定了它们在.NET元数据中如何表示。通常只有那些设计.NET平台工具或者开发编译器的人才对CTS的内部工作非常关心，但是.NET编程人员都必须了解CTS中定义的常用类型主要有5种，以下是它们的简单介绍：

CTS类类型：

　　每一种.NET语言至少要支持class type的概念，这是OOP的基础。

CTS接口类型：

　　接口是抽象成员的集合，可以理解为一些约定，可以通过一个具体的类或结构来实现这些约定。就接口本身而言并没有什么用，因为没有任何实现，但是当用具体类去实现一个给定接口时，就可以通过接口引用来实现多态。C#种接口类型使用interface关键字来定义，通常.NET接口用大写字母I开头，且声明为public，如：

public interface IDraw
{
    void Draw();
}

CTS结构类型：

　　.NET中的结构类型可以看成是具有值语义的轻量级类类型，适用于几何和数学数据。C#中用struct关键字创建结构类型：

    struct Point
    {
        public int xPos, yPos; // 字段


        public Point(int x, int y) // 构造函数
        {
            xPos = x; yPos = y;
        }

        public void ShowCurrentPos() // 方法
        {
            Console.WriteLine("({0}, {1})", xPos, yPos);
        }
    }

CTS枚举类型：

// 默认每一项用32位整数存储，但是可以改变存储大小，派生自System.Enum
enum Color
{
    Red, // 默认从0开始，可以自定义值
    Green,
    Blue
}

CTS委托类型：

    class Program
    {
        // 委托(delegate)在.NET中等效于类型安全的C/C++函数指针，但是.NET委托是派生自System.MulticastDelegate，而不是简单的指向原始内存地址的指针
        delegate int BinaryOperate(int x, int y); // 该委托可以“指向”任意原型为带2个int参数并返回int的方法

        static void Main(string[] args)
        {
            // 定义一个委托对象，指向一个Lambda
            BinaryOperate addop = (int x, int y) => { return x + y; };
            // 直接调用委托对象
            int ret = addop(10, 88);
            Console.WriteLine("ret = {0}", ret);
            Console.ReadKey();
        }
    }

　　一个实体可以用委托向另一个实体传递调用，委托也是.NET事件的基础。

内建的CTS数据类型：

　　不同的语言用于声明内建CTS数据类型的关键字一般是不同的，但是所有语言的关键字最终都将解释成定义在mscorlib.dll程序集中的相同类型。下表是CTS内建数据类型，及它们在不同.NET语言中对应的关键字：

// 各种托管语言中的关键字只是System命名空间中真实类型的简化符号，可以通过语言关键字和正式的CTS类型来定义变量

int num1 = 0;
System.Int32 num2 = 0;

3. CLS(Common Language Specification，公共语言规范)

　　一种特定的.NET语言可能并不支持CTS所定义的全部特性，比如某些.NET语言可能不支持或支持指针类型。CLS是一套规则，描述了支持.NET的编译器必须支持的最小的和完全的特征集，以生成可由CLR承载的代码，同时可以被所有.NET语言用统一的方式进行访问。CLS可以看成是CTS所定义完整功能的一个子集。

　　CLS比较重要的一个规则是规则1：CLS规则仅约束程序集的public部分。

    public class Calc
    {
        // public方法，不遵循CLS方法因为: 外部使用了无符号数不符合CLS约束(某些.NET语言不支持无符号数)
        public uint Add(uint x, uint y)
        {
            return x + y;
        }

        // ok, 内部可以使用无符号数，只要对外public部分符合CLS即可
        public int Sub(int x, int y)
        {
            uint tmpX = (uint)x, tmpY = (uint)y;
            return (int)(tmpX - tmpY);
        }
    }

　　C#中可以使用特性来让编译器检查代码是否遵循CLS规则：

4. BCL(Base Class Library，基础类库)

　　由.NET平台提供的适用于全部.NET程序语言的基础类库，封装了各种基本类型如线程、文件IO、图形绘制、硬件交互及其他的运用服务等。

　　基础类库定义了一些可以创建任意类型软件运用程序的类型，如使用ASP.NET创建Web运用、使用WCF创建网络服务、使用Winows Form/WPF创建桌面GUI运用、使用ADO.NET与关系数据库交互、XML操作、文件系统交互等。

6. 程序集基本概念

　　C#编译生成的代码只能在.NET运行库中执行，这种必须在.NET运行库下执行的代码称为托管代码(managed code)，包含这些托管代码的二进制单元称为程序集(assembly)。尽管.NET二进制文件与非托管的Windows二进制文件(*.dll *.exe)具有相同的文件扩展名，但是它们内部的结构是完全不同的。.NET二进制文件不包含特定于平台的指令，它包含的是平台无关的IL(Intermediate Language，中间语言，官方叫MSIL或CIL即Microsoft IL/Common IL，都是一个意思)和类型元数据。

　　当使用.NET编译器生成dll或exe文件时，二进制大对象(托管模块)会被打包成一个程序集。如：C#源代码——>1个或多个托管模块(包含IL、元数据等信息)+资源/数据文件——>合并成程序集(清单描述)。

　　程序集包含了IL代码、元数据，它本身使用清单进行描述，清单记录了程序集当前版本信息、文化信息、以及外部引用的程序集列表等。

7. IL的作用

　　Native Code Compilers编译生成的都是面向特定CPU架构(如x86,x64,ARM)的代码，但是面向CLR的编译器生成的都是IL代码，IL代码也称为托管代码，因为CLR会管理它的执行。C#编译器生成的是IL代码，并不是平台相关的指令，这一点适用于所有支持.NET的编译器。

　　使用IL反汇编器ildasm.exe打开一个C#程序集(编译生成的exe或dll文件)，并查看一个类方法如下：