第1章 C# 和 .NET 框架

1.1 在 .NET 之前

C#為在.NET框架上開(kāi)發(fā)程序而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。

MFC（Microsoft Foundation Class，微軟基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)）

微軟公司提供的一個(gè)類(lèi)庫(kù)，以 C++ 類(lèi)的形式封裝了 Windows 的 API，并包含一個(gè)應(yīng)用程序框架，以減少應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員的工作量。其中包含的類(lèi)包含大量 Windows 句柄封裝類(lèi)和很多 Windows 的內(nèi)建控件和組件的封裝類(lèi)。

COM（Component Object Model，組件對(duì)象模型）

基于 Windows 平臺(tái)的一套組件對(duì)象接口標(biāo)準(zhǔn)，由一組構(gòu)造規(guī)范和組件對(duì)象庫(kù)組成。組件對(duì)象不使用方法而用接口來(lái)描述自身。

1.2 .NET 時(shí)代

.NET 框架是一種面向?qū)ο蟮沫h(huán)境，主要特點(diǎn)：

• 多平臺(tái)：可以在各種計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
• 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，如 XML、HTTP、SOAP、JSON 和 WSDL。
• 安全性：提供安全的執(zhí)行環(huán)境，即使有來(lái)源可疑的代碼存在。

1.2.1 .NET框架組成

.NET框架由三部分組成：CLR（Common Language Runtime，公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)）、BCL（Base Class Library，基類(lèi)庫(kù)）、編程工具。

CLR在運(yùn)行時(shí)管理程序的執(zhí)行，主要內(nèi)容有

• 內(nèi)存管理和垃圾收集；
• 代碼安全驗(yàn)證；
• 代碼執(zhí)行、線程管理及異常處理。

BCL（Base Class Library，基類(lèi)庫(kù)）是 .NET 框架使用的一個(gè)大類(lèi)庫(kù)，可以在程序中使用。

編程工具包括編碼和調(diào)試需要的一切，主要包括：

• 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 IDE

• .NET兼容的編譯器

• 調(diào)試器

• Web開(kāi)發(fā)服務(wù)器端技術(shù)

1.2.2 大大改進(jìn)的編程環(huán)境

.NET主要特點(diǎn)及好處

1.面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)環(huán)境

CLR、BCL 和 C# 完全面向?qū)ο?#xff0c;形成良好的集成環(huán)境。

系統(tǒng)為本地程序和分布式系統(tǒng)都提供了一直的、面向?qū)ο蟮木幊棠Ｐ汀?/p>

2.自動(dòng)垃圾收集

GC（Garbage Collector，垃圾收集器）自動(dòng)管理內(nèi)存，自動(dòng)刪除程序不再訪問(wèn)的對(duì)象。

3.互操作性

• 允許不同的 .NET 語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件模塊無(wú)縫交互。
  只要遵循一定的規(guī)則，.NET 語(yǔ)言的程序可以相互使用其他 .NET 語(yǔ)言寫(xiě)的類(lèi)；
  能夠很容易集成不同編程語(yǔ)言生成的模塊，.NET 框架也被稱(chēng)為“語(yǔ)言無(wú)關(guān)”。

• 提供平臺(tái)調(diào)用特性（Platform Invoke，P/Invoke），允許 .NET 代碼調(diào)用非 .NET 代碼。
  .NET 框架能與 COM 組件相互調(diào)用。

4.不需要COM

擺脫了COM的束縛

5.簡(jiǎn)化的部署

不需要使用注冊(cè)表注冊(cè)。
提供并行執(zhí)行的特性，允許 DLL 不同版本在同一臺(tái)機(jī)器上存在。

6.類(lèi)型安全性

CLR 檢查并確保參數(shù)及其他數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型安全。

7.基類(lèi)庫(kù)

.NET 框架提供龐大的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)（BCL），有時(shí)也稱(chēng)為 FCL（Framework Class Library，框架類(lèi)庫(kù)）。

主要包括：

通用基礎(chǔ)類(lèi)

集合類(lèi)

線程和同步類(lèi) - 用于創(chuàng)建多線程程序

XML類(lèi) - 用于創(chuàng)建、讀寫(xiě)XML文檔

1.3 編譯成 CIL

.NET 語(yǔ)言的編譯器接受源代碼文件，生成名為程序集的輸出文件

程序集里的代碼，不是本機(jī)代碼，而是CIL（Common Intermediate Language，公共中間語(yǔ)言）的中間語(yǔ)言。

程序集 主要包含：

程序的 CIL；
程序中使用的類(lèi)型的元數(shù)據(jù)；
對(duì)其他程序集引用的元數(shù)據(jù)。

1.4 編譯成本機(jī)代碼并執(zhí)行

程序集的 CIL 直到被調(diào)用運(yùn)行時(shí)才會(huì)被編譯成本機(jī)代碼，運(yùn)行時(shí)執(zhí)行的步驟：
1.檢查程序集的安全特性；
2.在內(nèi)存中分配空間；
3.把程序集中的可執(zhí)行代碼發(fā)送給 JIT（Just-In-Time，即時(shí)編譯器），把其中一部分內(nèi)容編譯為本機(jī)代碼。

程序集中的可執(zhí)行代碼只在需要的時(shí)候由 JIT 編譯，之后被緩存起來(lái)供后續(xù)使用。不被調(diào)用的代碼不會(huì)被編譯為本機(jī)代碼，被調(diào)用的代碼只會(huì)被編譯一次。

一旦 CIL 被編譯為本機(jī)代碼，CLR 就在運(yùn)行時(shí)對(duì)它進(jìn)行管理，如釋放無(wú)主內(nèi)存、檢查數(shù)組邊界、檢查參數(shù)類(lèi)型和管理異常等。

托管代碼：由 .NET 框架編寫(xiě)的代碼，需要 CLR。

非托管代碼：不在 CLR 控制之下運(yùn)行的代碼，如 C/C++、DLL。

編譯和執(zhí)行過(guò)程

源文件 → 編譯器 → 程序集 → JIT編譯器 → 本機(jī)代碼 → 操作系統(tǒng)

1.5 CLR

CLR 是 .NET 框架的核心組件，位于操作系統(tǒng)的頂層，負(fù)責(zé)管理程序的執(zhí)行、自動(dòng)垃圾收集、安全和認(rèn)證

1.6 CLI

CLI（Common Language Infrastructure，公共語(yǔ)言基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）

一組 .NET 標(biāo)準(zhǔn)，將 .NET 框架的所有組件連接成一個(gè)內(nèi)聚、一致的系統(tǒng)，詳細(xì)說(shuō)明了所有軟件都必須遵守的規(guī)則和約定

主要組成部分：

1.CTS（Common Type System，公共類(lèi)型系統(tǒng)）

定義了在托管代碼中一定會(huì)使用的類(lèi)型的特征，如

定義了一組豐富的內(nèi)置類(lèi)型，及每種類(lèi)型固有、獨(dú)有的特性；
.NET 兼容編程語(yǔ)言提供的類(lèi)型，通常映射到 CTS 中已定義的內(nèi)置類(lèi)型集的某一個(gè)特殊子集；
所有類(lèi)型都繼承 Object；
可以確保系統(tǒng)類(lèi)型和用戶(hù)定義類(lèi)型能被任何 .NET 兼容的語(yǔ)言所使用。

2.CLS（Common Language Specification，公共語(yǔ)言規(guī)范）

詳細(xì)說(shuō)明了 .NET 兼容編程語(yǔ)言的規(guī)則、屬性和行為，包括數(shù)據(jù)類(lèi)型、類(lèi)結(jié)構(gòu)和參數(shù)傳遞。

1.7 各種縮寫(xiě)

Common Intermediate Language, CIL 公共中間語(yǔ)言

Common Language Infrastructure, CLI 公共語(yǔ)言基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

Common Type System, CTS 公共類(lèi)型系統(tǒng)

Common Language Standard, CLS 公共語(yǔ)言規(guī)范

Common Language RunTime CLR 公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)

Garbage Collect,GC 垃圾收集器

Just-In-Time JIT 即時(shí)編譯器

Base Class Library BCL 基類(lèi)庫(kù)

1.8 C# 的演化

C#最新版本 13.0，本書(shū)中 對(duì)應(yīng)版本是7.0

1.9 C# 和 Windows 的演化

C#是一門(mén)優(yōu)雅的語(yǔ)言