Язык программирования C#9 и платформа .NET5

Троелсен Эндрю

.method public hidebysig instance int32

Add(int32 addendl, int32 addend2) cil managed

{

// Code size 9(0x9)

// Размер кода 9(0x9)

.maxstack 2

.locals init (int32 V_0)

IL_0000: nop

IL_0001: ldarg.1

IL_0002: ldarg.2

IL_0003: add

IL_0004: stloc.0

IL_0005: br.s IL_0007

IL_0007: ldloc.0

IL 0008: ret

} // end of method Calc::Add

//

конец метода Calc::Add

В качестве финального примера ниже представлена та же самая простая программа

Calc

, разработанная на F# (еще одном языке .NET Core):

// Узнайте больше о языке F# на веб-сайте http://fsharp.org

// Calc.fs

open System

module Calc =

let add addendl addend2 =

addendl + addend2

[<EntryPoint>]

let main argv =

let ans = Calc.add 10 84

printfn "10 + 84 is %d" ans

Console.ReadLine

0

Если вы просмотрите код CIL для метода

Add

, то снова найдете похожие инструкции (слегка скорректированные компилятором F#).

.method public static int32 Add(int32 addendl,

int32 addend2) cil managed

{

.custom instance void [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.

CompilationArgumentCountsAttribute::.ctor(int32[]) = ( 01 00 02 00 00

00 01 00 00 00 01 00 00 00 00 00 )

// Code size 4 (0x4)

// Размер кода 4 (0x4)

.maxstack 8

IL_0000: ldarg.0

IL_0001: ldarg.l

IL_0002: add

IL_0003: ret

} // end of method Calc::'add

// конец метода Calc::'add'

Преимущества языка CIL

В этот момент вас может интересовать, какую выгоду приносит компиляция исходного кода в CIL, а не напрямую в специфичный набор инструкций. Одним из преимуществ является языковая интеграция. Как вы уже видели, все компиляторы .NET Core выпускают практически идентичные инструкции CIL. Следовательно, все языки способны взаимодействовать в рамках четко определенной "двоичной

арены".

Более того, учитывая независимость от платформы языка CIL, сама инфраструктура .NET Core не зависит от платформы и обеспечивает те же самые преимущества, к которым так привыкли разработчики на Java (например, единую кодовую базу, функционирующую в средах многочисленных операционных систем). В действительности для языка C# предусмотрен международный стандарт. До выхода .NET Core существовало множество реализаций .NET для платформ, отличающихся от Windows, таких как Mono. Они по-прежнему доступны, хотя благодаря межплатформенной природе .NET Core потребность в них значительно снизилась.

Компиляция кода CIL в инструкции, специфичные для платформы

Поскольку сборки содержат инструкции CIL, а не инструкции, специфичные для платформы, перед применением код CIL должен компилироваться на лету. Компонентом, который транслирует код CIL в содержательные инструкции центрального процессора (ЦП), является оперативный (JIT) компилятор (иногда называемый jitter). Для каждого целевого ЦП исполняющая среда .NET Core задействует JIT-компилятор, который оптимизирован под лежащую в основе платформу.

Скажем, если строится приложение .NET Core, предназначенное для развертывания на карманном устройстве (наподобие смартфона с iOS или Android), то соответствующий JIT-компилятор будет оснащен возможностями запуска в среде с ограниченным объемом памяти. С другой стороны, если сборка развертывается на внутреннем сервере компании (где память редко оказывается проблемой), тогда JIT-компилятор будет оптимизирован для функционирования в среде с большим объемом памяти. Таким образом, разработчики могут писать единственный блок кода, который способен эффективно транслироваться JIT-компилятором и выполняться на машинах с разной архитектурой.

Вдобавок при трансляции инструкций CIL в соответствующий машинный код JIT-компилятор будет кешировать результаты в памяти в манере, подходящей для целевой ОС. В таком случае, если производится вызов метода по имени

PrintDocument

, то инструкции CIL компилируются в специфичные для платформы инструкции при первом вызове и остаются в памяти для более позднего использования. Благодаря этому при вызове метода

PrintDocument

в следующий раз повторная компиляция инструкций CIL не понадобится.

Предварительная компиляция кода CIL в инструкции, специфичные для платформы

В .NET Core имеется утилита под названием

crossgen.exe

, которую вы можете использовать для предварительной компиляции JIT своего кода. К счастью, в .NET Core 3.0 возможность производить "готовые к запуску" сборки встроена в инфраструктуру. Более подробно об этом речь пойдет позже в книге.

Роль метаданных типов .NET Core

В дополнение к инструкциям CIL сборка .NET Core содержит полные и точные метаданные, которые описывают каждый определенный в двоичном модуле тип (например, класс, структуру, перечисление), а также члены каждого типа (скажем, свойства, методы, события). К счастью, за выпуск актуальных метаданных типов всегда отвечает компилятор, а не программист. Из-за того, что метаданные .NET Core настолько основательны, сборки являются целиком самоописательными сущностями.