什么是“托管代码”?
使用 .NET 时,你经常会遇到“托管代码”这个术语。 本文介绍托管代码的含义,并提供有关它的其他信息。
简而言之,托管代码就是执行过程交由运行时管理的代码。 在这种情况下,相关的运行时称为公共语言运行时 (CLR),不管使用的是哪种实现(例如 Mono、.NET Framework 或 .NET Core/.NET 5+)。 CLR 负责提取托管代码、将其编译成机器代码,然后执行它。 除此之外,运行时还提供多个重要服务,例如自动内存管理、安全边界和类型安全。
相反,如果运行 C/C++ 程序,则运行的代码也称为“非托管代码”。 在非托管环境中,程序员需要亲自负责处理相当多的事情。 实际的程序在本质上是操作系统 (OS) 载入内存,然后启动的二进制代码。 其他任何工作 - 从内存管理到安全考虑因素 - 对于程序员来说是一个不小的负担。
托管代码是使用可在 .NET 上运行的一种高级语言(例如 C#、Visual Basic、F# 等)编写的。 使用相应的编译器编译以这些语言编写的代码时,无法获得机器代码, 而是获得中间语言代码,然后运行时会对其进行编译并将其执行。 C++ 是这条规则的一个例外,因为它也能够生成可在 Windows 上运行的本机非托管二进制代码。
中间语言和执行
什么是“中间语言”(简称 IL)? 中间语言是编译使用高级 .NET 语言编写的代码后获得的结果。 对使用其中一种语言编写的代码进行编译后,即可获得 IL 所生成的二进制代码。 必须注意,IL 独立于在运行时顶层运行的任何特定语言;行业甚至为它单独制定了规范,如果有需要,你可以阅读该规范。
从高级代码生成 IL 后,你很有可能想要运行它。 CLR 此时将接管工作,启动实时 (JIT) 编译过程,或者将代码从 IL 实时编译成可以真正在 CPU 上运行的机器代码。 这样,CLR 就能确切地知道代码的作用,并可以有效地 管理 代码。
中间语言有时也称为公共中间语言 (CIL)。
托管代码互操作性
当然,CLR 允许越过托管与非托管环境之间的边界,同时,即使在 .NET 类库中,也有很多代码可以做到这一点。 这称为互操作性,简称 interop。 例如,使用这些机制可以包装某个非托管库以及调用该库。 但是,请务必注意,如果采取这种方法,当代码越过运行时的边界时,实际的执行管理将再次交接到托管代码,因而需要遵守相同的限制。
与此类似,C# 语言可让你利用所谓的不安全上下文(指定执行过程不由 CLR 管理的代码片段),在代码中直接使用非托管构造,例如指针。