.Net Framework 之 托管代码和非托管代码的区别

一、什么是托管代码(managed code)？

托管代码：是微软的中间语言(IL)，即微软中间语言MSIL(Microsoft Interspace Language)。

　　“ 源代码→机器码 ”运行分为两个阶段：

　　1 源代码 → 编译（csc.exe为C#编译器） → 托管代码（即IL）,（所以源代码可以有很多种，如VB,C#,J#)；

　　2 托管代码 → 编译（JIT即时编译器） → microsoft的平台专用语言（即机器码）。

　　注：VS 自带编译器，编译C/C++的cl.exe,编译C#的csc.exe。在“ VS的安装目录→VC目录→vscvarsall.bat ”，把它拖进命令提示符中，回车运行后就能单独使用编译器。

　　托管代码主要的作用是在.NET Framework的公共语言运行库(CLR)执行代码前去编译源代码，也就是说托管代码充当着翻译的作用，

A、编译器把源代码编译成中间语言(IL)，而不是能直接在你的电脑上运行的机器码。中间语言被封装在一个叫程序集(assembly)的文件中，程序集中包含了描述所创建的类，方法和属性(例如安全需求)的所有元数据。可以拷贝这个程序集到另一台服务器上部署它。

B、托管代码在公共语言运行库(CLR)中运行。这个运行库给运行代码提供各种各样的服务，通常来说，CLR会加载和验证程序集，以此来保证中间语言的正确性。当某些方法被调用的时候，运行库把具体的方法编译成适合本地计算机运行的机器码，然后会把编译好的机器码缓存起来，以备下次调用，这个过程就是即时编译。随着程序集的运行，运行库会持续地提供各种服务，例如自动垃圾回收、运行库类型检查和安全支持等。这些服务帮助提供独立于平台和语言的、统一的托管代码应用程序行为。

Visual Basic .NET 和 C#只能产生托管代码。如果用这类语言写程序，那么所产生的代码就是托管代码。Visual C++ .NET也可以生成托管代码，当你创建一个项目的时候，选择名字是以.Managed开头的项目类型。例如.Managed C++ application。

二、什么是非托管代码(unmanaged code)？

非托管代码就是在Visual Studio .NET 2002发布之前所创建的代码。例如Visual Basic 6, Visual C++ 6。最糟糕的是，连那些依然残存在你的硬盘中、拥有超过15年历史的陈旧C编译器所产生的代码都是非托管代码。托管代码直接编译成目标计算机的机器码，这些代码只能运行在编译出它们的计算机上，或者是其它相同处理器或者几乎一样处理器的计算机上。

　　非托管代码不能享受一些运行库所提供的服务，例如安全和内存管理等。如果非托管代码需要进行内存管理等服务，就必须显式地调用操作系统的接口，通常来说，它们会调用Windows SDK所提供的API来实现。就最近的情况来看，非托管程序会通过COM接口来获取操作系统服务。

跟Visual Studio平台的其他编程语言不一样，Visual C++可以创建非托管程序。当你创建一个项目，并且选择名字以MFC，ATL或者Win32开头的项目类型，那么这个项目所产生的就是非托管程序。

　　主要区别：

1、托管代码是一种中间语言，运行在CLR上；

非托管代码被编译为机器码，运行在机器上。

2、托管代码独立于平台和语言，能更好的实现不同语言平台之间的兼容；

非托管代码依赖于平台和语言。

3、托管代码可享受CLR提供的服务（如安全检测、垃圾回收等），不需要自己完成这些操作；

非托管代码需要自己提供安全检测、垃圾回收等操作。

托管代码就意味着托管数据？答案是否定的。

对于Visual Basic和C#来说，因为没有其它选择，只能生成托管代码。当在那些语言里面声明一个类，那么这个类的实例会在托管堆中被创建，垃圾收集器(GC)会帮我们管理这些对象的回收。但是在Visual C++中，有另一个选择。即使你正创建一个托管程序，你可以决定哪些类是托管类型，哪些类是非托管类型的。

　　非托管类型如下：

class Foo {
    private: int x;
    public: Foo(): x(){}
    Foo(int xx): x(xx) {}
};

　　托管类型如下：

__gc class Bar {    
　　private: int x;    
　　public: Bar(): x(){}       
　　Bar(int xx): x(xx) {} 
};

他们唯一的区别就是类Bar的定义中有__gc关键字。这个关键字会给代码带来巨大的区别。

托管类型是可以被垃圾回收器所回收的。他们必须要用关键字“ new ”来创建，永远都不会在栈中出现。所以下面这行代码是合法的：

Foo f;

但是这一行代码就是非法的：

Bar b;

如果我在堆中创建一个Foo对象，那么我必须要负责清理这个对象：

Foo* pf = new Foo(2);       // . . .       delete pf;

C++编译器实际上会用两个堆，一个托管堆和一个非托管堆，然后通过对new操作符的重载来实现对创建不同类型类的实例，分配不同的内存。如果我在堆里面创建一个Bar实例，那么我可以忽略它。当没有其他代码在使用它的时候，垃圾回收器会自动清理这个类，释放其占用的资源。 对于托管类型会有一些约束：它们不能实现多重继承，或者继承于非托管类型；它们不能用 friend 关键字来实现私有访问，它们不能实现拷贝构造函数。所以，你有可能不想把你的类声明为托管类型。但是这并不意味着你不想让你的代码成为托管代码。在Visual C++中，你可以选择。

三、托管代码与非托管代码的性能比较

　　基本上每个人都知道的是，所有.Net语言都将被编译成为一个叫做IL汇编的中间语言。但是计算机是如何执行这个中间代码的，却是很多人不知道，甚至理解错误了的。

　　JIT是.NET程序运行的重要部件之一，全称是即时编译器。很多人（绝对不是少数，问了很多c++程序员，10个有9个这种想法）都以为JIT其实就是跟Java VM差不多的东西，是一个Interpreter，在运行时读取IL汇编代码，然后模拟成x86代码（也就是俗称的虚拟机）。

　　但是事实上，.NET使用的是更为高级的技术。 .Net程序被加载入内存以后，当某段IL代码被第一次运行的时候，JIT编译器就会将这段IL代码，全部编译成本地代码，然后再执行。这也就是为什么.NET程序第一次运行都启动很慢的原因！ 随.NET库，微软还附带了一个工具，可以事先将.NET程序所有的IL代码都编译成本地代码并保存在缓存区中，这样一来，这个程序就跟c++编译的一模一样了，没有任何区别，运行时也可以脱离JIT了（这里不要混淆了，这里不是说可以脱离.NET库，而是说不需要在进行即时编译这个过程了）。所以，请不要将.NET和Java混为一谈，两个的运行效率根本不是一个等级的！

JIT的优化指的是可以针对本地CPU，在编译时进行优化。传统程序在编译时，为了保证兼容性，通常使用最通用的指令集（比如古老的386指令集）来编译。而JIT知道CPU的具体类型，可以充分利用这些附加指令集进行编译，这样的性能提升是很可观的。