關于CLR、CIL、CTS、CLS、CLI、BCL和FCL

2019-11-11 05:14:11

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供稿：網(wǎng)友

相關名詞解釋：

如果要想深入學習.NET平臺，那么標題中的這些關鍵字對你來說并不陌生，這些名詞構成了.NET龐大的生態(tài)系統(tǒng)，為了宏觀認識.NET平臺，學些.NET架構體系，針對一些常用常用名詞的理解是很有必要的，未必強行記憶，但至少要知道它們的含義。

CLR，公共語言運行時（Common Language Runtime）

無論通過任何語言構建產(chǎn)品，都必須寄宿到一個平臺中運行，這正如我們的軟件運行在操作系統(tǒng)環(huán)境一樣，操作系統(tǒng)為CLR提供了運行環(huán)境，使用.NET構建的程序又運行在CLR之上，CRL為.NET程序的運行提供了溫床，CLR提供基本的類庫和運行引擎，基本類庫封裝操作系統(tǒng)函數(shù)供開發(fā)者方便調(diào)用，運行引擎用于編譯并運行我們開發(fā)的程序。CLR包含.NET運行引擎和符合CLI的類庫。通過.NET平臺構建的程序都基于CLR基礎類庫來實現(xiàn)，并且運行在CLR提供的運行引擎之上。

編譯為托管代碼時，編譯器將源代碼翻譯為 Microsoft 中間語言 (MSIL)，這是一組可以有效地轉(zhuǎn)換為本機代碼且獨立于 CPU 的指令。MSIL 包括用于加載、存儲和初始化對象以及對對象調(diào)用方法的指令，還包括用于算術和邏輯運算、控制流、直接內(nèi)存訪問、異常處理和其他操作的指令。要使代碼可運行，必須先將 MSIL 轉(zhuǎn)換為特定于 CPU 的代碼，這通常是通過實時 (JIT) 編譯器來完成的。由于公共語言運行庫為它支持的每種計算機結構都提供了一種或多種 JIT 編譯器，因此同一組 MSIL 可以在所支持的任何結構上 JIT 編譯和運行。

CIL，公共中間語言（Common Intermediate Language）

CLI，簡稱微軟中間語言（MSIL）或者中間語言（IL）。CIL是編譯器將.NET代碼編譯成公共語言運行時（CLR）能夠識別的中間代碼。它是一種介于高級語言（例如C#）和CPU指令之間的一種語言。當用戶編譯一個.NET程序時，編譯器（例如VisualStudio）將C#源代碼編譯轉(zhuǎn)換成中間語言 (MSIL)，它是一種能夠被CLR轉(zhuǎn)換成CPU指令的中間語言，當執(zhí)行這些中間語言時，CLR提供的實時（JIT）編譯器將它們轉(zhuǎn)化為CPU特定的代碼。由于公共語言運行庫支持多種實時編譯器，因此同一段中間語言代碼可以被不同的編譯器實時編譯并運行在不同的CPU結構上。從理論上來說，MSIL將消除多年以來業(yè)界中不同語言之間的紛爭。在.NET的世界中可能出現(xiàn)下面的情況一部分代碼可以用C++實現(xiàn)，另一部分代碼使用C#或VB.NET完成的，但是最后這些代碼都將被轉(zhuǎn)換為中間語言。這給程序員提供了極大的靈活性，程序員可以選擇自己熟悉的語言，并且再也不用為學習不斷推出的新語言而煩惱了。

CTS，通用類型系統(tǒng)（Common Type System）

CTS是一種類型系統(tǒng)和語言規(guī)范，它能夠確保CLR能夠識別和處理的類型，所有.NET開發(fā)語言中的類型，無論時VS.Net類型還是C#.NET類型最終都會被編譯成CLR能夠識別的CTS類型，因此CTS是.NET平臺類型的抽象。例如VB.NET中的integer類型和C#中的int類型都編譯成CTS的System.Int32類型。如果某種語言編寫的程序能夠在CLR上運行，并不能說明這種語言完全符合CTS的規(guī)范。例如使用C++編寫的代碼，部分代碼并不符合CTS規(guī)范，在編譯時把這部分不符合CTS的代碼會被編譯成原始代碼本地CPU指令而非中間代碼。

CLS，公共語言規(guī)范（Common Language Specification）

CLS是CTS的一個子集，所有.NET語言都應該遵循此規(guī)則才能創(chuàng)建與其他語言可互操作的應用程序，但要注意的是為了使各語言可以互操作，只能使用CLS所列出的功能對象，這些功能統(tǒng)稱為與CLS兼容的功能，它是在.NET平臺上運行語言的最小規(guī)范，正因為.NET上不同語言能夠輕松交互一樣，例如C#編寫程序時可以直接引用并使用VB.NET編寫的類庫。為了達到這樣的交互，才制定出CLS規(guī)范，在.NET框架本身提供的所有類庫（并非所有）都是與CLS兼容的，在查看MSDN文檔時，不兼容的類和方法都被特別標記為不兼容，例如C#中的System.UInt32就標記為”此API不兼容CLS。兼容 CLS的替代API為 Int64。“，這說明并不是所有的語言(例如VB.NET或J#)都支持無符號的數(shù)據(jù)類型，但這種數(shù)據(jù)類型與CLS不兼容的。

CLI，公共語言基礎架構（Common Language Infrastructure）

CLI是一個開放的技術規(guī)范。它是由微軟聯(lián)合惠普以及英特爾于2000年向ECMA倡議的。通用語言基礎架構定義了構成.NET Framework基礎結構的可執(zhí)行碼以及代碼的運行時環(huán)境的規(guī)范，它定義了一個語言無關的跨體系結構的運行環(huán)境，這使得開發(fā)者可以用規(guī)范內(nèi)定義的各種高級語言來開發(fā)軟件，并且無需修正即可將軟件運行在不同的計算機體系結構上。CLI有時候會和CLR混用。但嚴格意義上說，這是錯誤的。因為CLI是一種規(guī)范，而CLR則是對這種規(guī)范的一個實現(xiàn)。

歐洲計算機制造商協(xié)會（ECMA）已經(jīng)于2001年10月13日批準C#語言規(guī)范（ECMA-334）成為一種新誕生的計算機產(chǎn)業(yè)標準。同時國際標準組織ISO也同意該標準進入該組織的審批階段。并且，作為.NET與CLR的核心部分，CLI與C#也同時獲得了ECMA的批準（ECMA-335）。擁有了C#與CLI這兩項標準，你可以自己寫出能夠運行于任何操作系統(tǒng)上的.NET平臺（只要你愿意）。如前所述，著名的MONO項目就是這么干的，MONO項目包括三個核心的部分：一個C#語言的編譯器，一個CLI和一個類庫。

BCL，基礎類庫（Base Class Library）

BCL是一個公共編程框架，稱為基類庫，所有語言的開發(fā)者都能利用它。是CLI（Common Language Infrastructure，公共語言基礎結構）的規(guī)范之一，主要包括：執(zhí)行網(wǎng)絡操作，執(zhí)行I/O操作，安全管理，文本操作，數(shù)據(jù)庫操作，xml操作，與事件日志交互，跟蹤和一些診斷操作，使用非托管代碼，創(chuàng)建與調(diào)用動態(tài)代碼等，粒度相對較小，為所有框架提供基礎支持。