.NET 框架简单介绍

初学.NET肯定会有一系列的疑问，比方（下面为自己的疑问）：

　　1)　何为. NET框架。它都包括哪些东西？

　　2) 　程序集是什么。它是怎样在CLR(通用语言执行时)中执行的？

　　3) 　C#与VB.NET同属于.NET平台，它们之间的根本联系和差别，为何他们之间的程序集能互相调用（假设创建一种新型的面向. NET的语言，要遵循什么）？

　　想要明确如上问题，就须要弄清楚CIL（通用中间语言）、CLR（通用语言执行时）、CTS（通用类型系统）、CLS（通用语言规范）等等的概念，以下是自己看了一些他人的文章后进行的简单总结。

首先通俗地理解一下.NET平台、.NET框架（Framework）的概念

　　“平台”（这里指软件技术平台，以下都指的是这个）就是可以独立执行并自主存在。为其所支撑的上层系统和应用提供执行所依赖的环境。提取一下就是，平台是一个环境。仅仅要符合平台规范的应用都能扔到上面来执行。

　　我的通俗理解.NET平台是.NET应用与操作系统之间的一个中介，首先它为.NET应用执行提供了环境。其次它为.NET应用与操作系统之间起到了“解耦”的作用。使得平台上层的应用不依赖与操作系统(的机器指令集)。

至于怎样解耦，要看它的编译过程，以下会进行解释。

　　

　　框架就好似某种应用的半成品，是前人依据经验开发的可复用的一组组件。供你选用。然后添血加肉完毕你自己的系统。其思想与设计模式有些相似，框架是代码复用，设计模式是设计复用。框架又好似提供的一组规范。它规范应用系统的开发与部署，众所周知的J2EE框架就是定义了13个规范。相类似。NET Framework也提供了非常多规范。以下会进行介绍。

　　

　　粗略地说。一个.NET应用是一个执行于.NET Framework之上的应用程序。或者。一个.NET应用是一个使用.NET Framework类库来编写。并执行于公共语言执行时CLR（通用语言执行时）之上的应用程序。以下開始解决上面提出的问题：

程序集及其执行

　　首先引出两个概念CIL——通用中间语言、CLR——通用语言执行时两个概念（详细概念看百度百科）。

　　我们知道，普通的无平台应用（比如：VB应用程序）经过预编译、编译、汇编、链接几个步骤后，终于生成的可执行文件里就已经包括了本地处理器的代码，支持它执行的是操作系统和本地的机器指令集。

　　在.NET框架下。高级语言（例C#）经过编译后生成的结果文件被称做程序集，其后缀名是.dll（类库）或.exe（可执行程序，控制台应用程序编译结果）。

而程序集并非二进制机器码，是不能直接执行的。须要经过CLR（通用语言执行时）的即时编译才干生成被操作系统所识别的机器码。

　　以下我们用C#和VB.NET分别写两个同样控制台应用程序，都定义一个字符串“hello world”，然后输出：

　　C#：

　　

　　VB.NET：

　　

　　然后经过编译，分别生成对应的程序集.exe文件。以下我们用vs自带的反编译工具-IL DASM（文件夹：開始-- >vs2010-- >Windows SDK Tools -- >IL 反汇编程序）分别打开上面生成的程序集。

　　C#程序集：

　　

　　VB.NET程序集：

　　

　　对照两个程序集文件。能够发现两者的代码差点儿全然一致。

　　上面用IL DASM打开的文件里的类似汇编的代码即为CIL-通用中间语言。能够看到VB.NET与C#，编译后生成的程序集的格式是同样的；当程序所实现的功能同样时，程序集所包括的CIL代码也是类似的。由此可得下图：

　　

　　上面提到了程序集（CIL）并非CPU能够直接运行的本地机器语言。这样的语言还须要.NET运行时（CLR）环境的支持。在运行之前。进行一个被称为即时编译的二次编译过程。才干转变成计算机能够识别的指令。

　　

　　CIL也是一种程序语言，它是比C#低级。比机器码高级的一种中间码语言。类似Java中的.Class文件。从前面截图可知CIL是一种基于堆栈的语言。同一时候，它提供了class、interface、继承、多态等诸多面向对象的语言特性，因此它又是全然面向对象的语言。假设愿意。甚至能够直接编写CIL代码。而且使用CIL的编译工具IL ASM（IL Assembler，IL汇编程序）来对它进行编译。仅仅只是，和大多数低级语言一样，这样的方式会使开发效率会变得非常低。

　　C#源程序在被编译为程序集以后。就独立于C#，因此程序集能够由其它种类的语言所调用；同一时候，由于程序集并没有包括本地机器的指令，所以它与详细的机器类型也分隔开了，能够被装有.NET框架的不论什么机器执行。

C#与VB.NET的根本联系与差别

　　（下文大部分引用一些书籍或博文）

　　这里要引入CTS——公共类型系统、CLS——公共语言规范两个概念。

　　设想我们怎样开发一套类似C#或VB.NET的新的语言（编译后生成CIL代码，能够在.NET环境下执行）？

　　要开发的新语言相当于CIL的高级语言版本号。所以实际上要做什么并非由新语言决定的。而是由CIL来决定的。因此，须要一套CIL的定义、规则或标准。这套规则定义了我们的语言能够做什么。不能够做什么。具有哪些特性。

这套规则就称作CTS（Common Type System。公共类型系统）。不论什么满足了这套规则的高级语言就能够称为面向.NET框架的语言。C#和VB.NET只是是微软自己开发的一套符合了CTS的语言，实际上还有非常多的组织或团体，也开发出了这种语言，比方Delphi.Net、FORTRAN等。

　　CTS规定了能够在语言中定义的数据类型、訪问级别比方Private、Public、Family（C#中为Protected）、Assembly(C#中为internal)、Family and assembly(C#中没有提供实现)、Family or assembly(C#中为protected internal)。

　　CTS还定义了一些约束，比如。全部类型都隐式地继承自System.Object类型。全部类型都仅仅能继承自一个基类。从CTS的名称和公共类型系统能够看出，不仅C#语言要满足这些约束，全部面向.NET的语言都须要满足这些约束

　　上面提到了，C#并没有提供Family and assembly的实现，C#中也没有全局方法(Global Method)。换言之，C#仅仅实现了CTS 的一部分功能。也就是说，CTS规范了语言可以实现的所有能力，可是符合CTS规范的详细语言实现不一定要实现CTS规范所定义的所有功能。

　　显然，因为CIL是.NET执行时所能理解的语言。因此它实现了CTS的所有功能。

尽管它是一种低级语言，可是实际上，它所具有的功能更加完整。

C#语言和CIL的关系。能够用例如以下表示：

　　

　　

　　既然已经理解了CTS是一套语言的规则定义，就能够开发一套语言来符合CTS了。如果这个语言叫做B#，它所实现的CTS非常有限，仅实现了当中非常少的一部分功能。它与CTS和C#语言的关系可能例如以下：

　　

　　那么如今就有一个问题：由C#编写的程序集，可以引用由B#编写的程序集吗？答案显然是不能。尽管C#和B#同属于CTS旗下，可是它们并没有共通之处。因此，尽管单独的B#或C#程序可以完美地在.NET框架下执行，可是它们之间却无法相互引用。

　　假设B#项目期望其它语言类型的项目可以对它进行引用。就须要B#中公开的类型和功能满足C#语言的特性，即它们须要有共通之处。B#中不公开的部分（private、internal、protected）是不受影响的。可以使用独有的语言特性，由于这些不公开的部分本来就不同意外部进行訪问。因此。假设B#想要被C#所理解和引用，它公开的部分就要满足C#的一些规范，此时，它与CTS和C#语言的关系就会变成例如以下：

　　

　　假设世界上仅有C#和N#两种语言就好办了。把它们共同的语言特性提取出来。然后要求全部公开的类型都满足这些语言特性，这样C#和N#程序集就能够相互引用了。可问题是：语言类型有上百种之多。而且.NET的设计目标是实现一个开放的平台。不仅现有的语言经过简单改动就能够执行在.NET框架上，兴许开发的新语言也能够，而新语言此时并不存在。怎样提取出它的语言特性？因此又须要一套规范和标准来定义一些常见的、大多数语言都共同拥有的语言特性。

　　对于未来的新语言。仅仅要它公开的部分可以满足这些规范。就行被其它语言的程序集所使用。这个规范就叫做CLS （Common Language Specification，公共语言规范）。非常明显，CLS是CTS的一个子集。那么VB.NET、C#、B#的关系就可表达为：

　　

　　假设利用C#开发的一个程序集的公开部分仅採用了CLS中的特性。那么这个程序集就叫做CLS兼容程序集（CLScompliant assembly）。显然，对于上面提到的FCL框架类库，当中的类型都符合CLS，仅有极个别类型的成员不符合CLS，这就保证了全部面向.NET的语言都能够使用框架类库中的类型。

　　满足CLS就是要求语言特性要一致。那么什么叫做语言特性？这里给出几个详细的语言特性：是否区分大写和小写，标识符的命名规则怎样，能够使用的基本类型有哪些，构造函数的调用方式（是否会调用基类构造函数），支持的訪问修饰符等。

　　那么我们怎样检验程序集是否符合CLS呢？.NET为我们提供了一个特性CLSCompliant，便于在编译时检查程序集是否符合CLS。我们来看以下一个样例：

　　

　　能够注意到，在CLSTest类的前面为程序集加上了一个CLSCompliant特性，表明这个程序集是CLS兼容的。可是。有三处并不满足这个要求，因此编译器给出了警告信息。

这三处是：

　　•不能以大写和小写来区分成员，因此字段name和方法Name()不符合CLS。

　　•方法的返回类型和參数类型必须是CLS兼容的，uint和sbyte类型并不是CLS兼容，因此GetValue()和SetValue()方法不符合CLS。

　　•标识符的命名不能下面划线“_”开头，因此属性_MyProperty不符合CLS。

　　还会注意到，编译器给出的仅仅是警告信息，而非错误信息，因此能够无视编译器的警告，只是这个程序集仅仅能由其它C#语言编写的程序集所使用。

总结

我们对.NET框架的第一感觉就是，.NET框架所提供的庞大类库及编写代码所採用的C#语言等。实际上远不止这些。

还包括很多的内容，比如CLI、CIL、CTS、CLS、CLR、JIT、BCL、FCL等，这些内容在《.NET之美》这本书中都进行了深入浅出的解说，对刚開始学习的人非常有用。假设想真正的理解.NET，只会编码是远远不够得，上面这些东西才是根本。