.Net Framework 4.x 程序到底运行在哪个 CLR 版本之上(ZT)

本文转载 https://walterlv.github.io/dotnet/2017/09/22/dotnet-version.html ，感谢吕毅（包含链接： https://walterlv.github.io ）

当我们编译程序目标框架选为 .Net Framework 4.5/4.6/4.7 时，CLR 运行时是如何判断我们究竟应该用哪一个 .Net Framework 呢？.Net Framework 的版本到底由哪些部分组成？我们编译 .Net Framework 时选择的版本决定了什么？

让我对这个问题产生兴趣的原因是：

我将程序编译的目标框架选为 .Net Framework 4.7；在一台安装了 .Net Framework 4.6 的电脑上提示缺少 .Net Framework 4.7；删除了随编译一起生成的 app.config 文件后程序能够正常运行。
另一个程序，我明明将程序编译的目标框架选为 .Net Framework 4.5，但在一台没有安装任何额外 .Net Framework 的 Windows 7 的电脑上提示缺少的是 .Net Framework 4.0。

这里的疑点在于为什么以上两种看似类似的情况，提示的框架版本却不同。其中的 app.config 文件成为了调查此问题的突破口。

配置支持的运行时

观察程序附带的 app.config 文件，我们发现支持的运行时版本是 v4.0，sku 版本是 4.7。

<configuration>

   <startup>

      <supportedRuntime version="v4.0" sku=".NETFramework,Version=v4.7" />

   </startup>

</configuration>

疑点：

为什么我们基于 .Net Framework 4.7 开发的程序运行时版本是 4.0？
sku 是什么？

微软的官方文档给了我们解答：supportedRuntime Element。

version：用于指定此应用程序支持的公共语言运行时（CLR）的版本。
sku：stock-keeping unit（官方中文为“库存单位”，然而依然不懂这个词的意思），用于指定此应用程序支持的 .Net Framework 发行版本。

version 的值可取：

.NET Framework 版本	`version` 值
忽略早期版本	忽略早期版本
2.0	“v2.0.50727”
3.0	“v2.0.50727”
3.5	“v2.0.50727”
3.5	“v2.0.50727”
4.0-4.7	“v4.0”

sku 的值可取：

.NET Framework version	`sku` 值
4.0	“.NETFramework,Version=v4.0”
忽略中间版本	忽略中间版本
4.5	“.NETFramework,Version=v4.5”
4.5.1	“.NETFramework,Version=v4.5.1”
4.5.2	“.NETFramework,Version=v4.5.2”
4.6	“.NETFramework,Version=v4.6”
4.6.1	“.NETFramework,Version=v4.6.1”
4.6.2	“.NETFramework,Version=v4.6.2”
4.7	“.NETFramework,Version=v4.7”

于是我们发现，其实无论我们将程序的目标框架选为 .Net Framework 的哪一个 4.x 版本，CLR 运行时都是用 v4.0 表示的。微软的描述是：

对于支持 .NET Framework 4.0 或更高版本的应用程序，version 属性指示 CLR 版本，这是 .NET Framework 4 及更高版本的通用版本，而 sku 属性指示应用程序所针对的单个 .NET Framework 版本。

其实看到这里我们就能有一个看似不错的解释：

无论我们选择的目标框架是 .Net Framework 4.x 的哪一个版本，用于指定 CLR 运行时版本的 version 值都是 v4.0；
CLR 运行时会根据配置文件的 sku 值决定应该采用那一组运行库来为程序运行提供支持。

.Net Framework 的组成以及各部分的版本

我们需要寻找到 .Net Framework 的本质，不然如此错综复杂的版本号系统真把我搞懵了。

微软在 .NET Framework Versions and Dependencies 中说到：

每个版本的 .NET framework 都包含公共语言运行时 (CLR)、基础库和其他托管库。

于是我们谈论 .Net Framework 的版本其实应该分三个不同的部分来谈：

每个新版本的 .NET Framework 都会保留早期版本中的功能并会添加新功能。 CLR 有其自己的版本号标识。虽然 CLR 版本并不总是递增的，但 .NET Framework 版本号在每次发布时都会递增。例如，.NET Framework 4、4.5 和更高版本包含 CLR 4，而 .NET Framework 2.0、3.0 和 3.5 包含 CLR 2.0。（没有版本 3 的 CLR。）

从官方文档给出的表格当中我们可以确信：.Net Framework 4.0/4.5/4.6/4.7 包含的 CLR 版本都是 4.0。

CLR 的更新

然而，不相信微软的 CLR 可以完全没有 BUG，既然 CLR 版本都是 4.0，那么微软对 CLR 运行时的更新怎么处理？安装了 .Net Framework 4.5/4.6/4.7 会如何提升 CLR 的稳定性和安全性？

在 Targeting and Running .NET Framework apps for version 4.5 and later 中，解释了 CLR 的更新机制——就地更新（in-place update）。这篇文章 .NET 4.5 is an in-place replacement for .NET 4.0 对这种就地更新方式有比官方文档更详细的解释，并且还附带自己的一些试验（含代码）。不过文章是 2012 年写的，部分结论现在看来已经过时（因为在我的 Windows 10 配 .Net Framework 4.7 上结论已经不一样），不过对我理解就地更新本身非常有帮助，也为后续调查提供了更清晰的思路。

微软对 .Net Framework 4.x 框架就地更新的说明是：

.NET Framework 4.5 是替代计算机上的 .NET Framework 4 的就地更新，同样，.NET Framework 4.5.1 4.5.2、4.6、4.6.1、4.6.2 和 4.7 是对 .NET Framework 4.5 的就地更新，这意味着它们将使用相同的运行时版本，但是程序集版本会更新并包括新类型和成员。在安装其中某个更新后，你的 .NET Framework 4.NET Framework 4.5 或 .NET Framework 4.6 应用应继续运行，而无需重新编译。但是，反过来则不行。

也就是说，无论我们在开发时指定目标框架的版本是 4.x 的哪一个，在运行时，CLR 环境都是 4.0。但是新的 .Net Framework 会带来更新版本的 CLR，这个 CLR 会直接替换掉旧的 CLR。.NET 4.5 is an in-place replacement for .NET 4.0 文章中 .Net Framework 基础库也是就地更新的；但我实际实验的情况是每一个不同的 .Net Framework 基础库有自己单独的文件夹，目前尚不清楚这个改变是从 .Net Framework 的哪一个版本开始的，但一定是 4.5.1、4.5.2、4.6 这三个版本中的一个。

解决一开始的疑问

于是，本文一开始的疑问就全部明晰了：

不管是 .Net Framework 4.5 的还是 4.7 的那两个程序，都是靠 4.0 版本的公共语言运行时（CLR）运行起来的；
如果没有安装 4.0 版本的 CLR，则会弹出提示需要安装 .Net Framework 4.0 版本才能运行，而不管我们的程序目标框架是 .Net Framework 4.x 的哪一个版本；
- 虽然说文案说的是 .Net Framework，但其实需要的是 CLR
如果已经安装有 4.0 版本的 CLR（可能随 .Net Framework 4.5/4.6 安装），我们程序的目标框架是 .Net Framework 4.7，但 .Net Framework 基础库并没有安装 4.7 版本，则运行时会提示需要安装 .Net Framework 4.7；
- 这个提示是 4.0 版的 CLR 弹出的，是根据 supportedRuntime 中指定的 sku 值来决定的

参考资料

本文会经常更新，请阅读原文： https://walterlv.github.io/dotnet/2017/09/22/dotnet-version.html ，以避免陈旧错误知识的误导，同时有更好的阅读体验。