C#和.NET 框架

C#和.NET框架

在.NET之前

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20世纪90年代，微软平台多数程序员使用VB、C或C++。他们使用的技术都有问题。

技术	问题
纯Win32 API	不是面向对象，工作量比MFC大
MFC(Microsoft Foundation Class,微软基础类库)	虽是面向对象，但是不一致，且过于陈旧
COM(Component Object Model,组件对象模型)	虽然概念简单，但实际代码复杂丑陋
通病	以上技术都针对桌面程序开发，与Web编程大相径庭

由此引出下一代平台的目标

.NET时代

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.Net框架特点

• 多平台
• 采用行业标准的通信协议
• 提供更安全的执行环境

.NET框架的组成

CLR(Common Language Runtime,公共语言运行库)

• 内存管理和垃圾回收
• 代码安全验证
• 代码执行、线程管理及异常处理

编程工具涵盖编码和调试所需一切

• Visual Studio IDE
• .Net兼容编译器
• 调试器
• 网站开发服务器端技术，比如ASP.NET或WCF

BCL(Base Class Library,基类库)：.NET框架使用的一个大类库

大大改进的编程环境

1. 面向对象
2. 自动垃圾回收 
   CLR有GC(Garbage Collector,垃圾收集器)，为你自动管理内存。（自动从内存中删除程序不再访问的对象）
3. 互操作性
   • .NET语言允许不同.NET语言编写的软件模块无缝交互
     • 一种.NET语言写的程序可以使用甚至继承用另一种.NET语言写得类，只需遵循一定规则
     • 因为能容易的集成不同编程语言生成的模块，.NET框架有时被称为语言无关
   • .NET提供平台调用(platform invoke,P/Invoke)：允许.NET代码调用并使用非.NET代码。它可以使用标准Win32 DLL导出的纯C函数代码，比如Windows API
   • .NET框架允许与COM互操作：.NET框架组件能调用COM组件，COM组件也能调用.NET组件。
4. 不需要COM 
   摆脱了COM也就能摆脱下面这些东西，但系统中依然使用很多COM组件，所以偶尔还需要编写代码与这些组件交互，这将在25章讨论
   • IUnknown接口
   • 类型库
   • 手动引用计数
   • HRESULT
   • 注册表
5. 简化的部署
   • .NET程序无需注册表，意味着最简单情形下，复制过去就能用。
   • .NET提供并行执行的特性，允许一个DLL的不同版本在同一机器上存在。即每个程序都可访问程序生成时使用的版本DLL
6. 类型安全性 
   CLR检查并确保参数及其它数据对象的类型安全，不同编程语言编写的组件间也无问题
7. 基类库 
   .NET框架提供一个庞大的基础类库(Base Class Library,BCL)。在写程序时可以使用其中的类
   • 通用基础类 ： 一组强大的工具，比如文件操作、字符串操作、安全和加密。
   • 集合类 ： 列表、字典、散列表及位数组
   • 线程和同步类 ： 用于创建多线程程序
   • XML类 ： 用于创建、读取及操作XML文档

编译成CIL

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• 程序集要么可执行，要么是DLL
• 程序集的代码不是本机代码，而是一种名为CIL(Common Intermediate Laguage,公共中间语言)的中间语言
• 程序集包含以下内容
  • 程序的CIL
  • 程序中使用的类型的元数据
  • 对其它程序集引用的元数据

CIL又叫IL(Intermediate Language)或MSIL(Microsoft Intermediate Language)

编译成本机代码并执行

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程序的CIL直到被调用才会被编译成本机代码。运行时，CLR执行下面的步骤

• 检查程序集安全特性
• 在内存中分配空间
• 把程序集中可执行代码发送给实时(Just-in-Time,JIT)编译器，把其中一部分编译成本机代码

一旦CIL被编译成本机代码，CLR就在它运行时管理它，执行释放无主内存、检查数组边界、检查参数类型、管理异常等任务。同时两个术语由此而生

• 托管代码：为.NET框架编写的代码，需要CLR
• 非托管代码：不在CLR控制下运行的代码，比如Win32 C/C++ DLL 
  编译和执行

CLR Common Language Runtime

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CLR 在操作系统的顶层，负责管理程序执行 
还提供下列服务

• 自动垃圾收集
• 安全和认证
• 通过访问BCL(Base Class Livrary,基类库)得到广泛的编程功能，包括如Web服务和数据服务之类的功能

CLI Common Language Infrastructure

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过去由于语言和平台的不同，编程语言的内置类型各不相同。 
例如，组成整数的位数对应不同语言和平台就有很大差别。 
为了统一协作，必须有一组标准，这就是CLI(Common Language Infrastructure,公共语言基础结构)

 
CLI的重要组成部分

1. 公共类型系统 
   CTS(Common Type System,公共类型系统)定义了在托管代码中一定会使用的类型特征。
   • 定义了一组丰富的内置类型，以及每种类型固有的、独有的特性
   • .NET兼容编程语言的类型通常映射到CTS中已定义内置类型集的某一特殊子集
   • CTS的所有类型都继承自公共基类-object
   • 使用CTS可确保系统类型和用户定义类型能被任何.NET语言兼容使用
2. 公共语言规范 
   CLS(Common Language Specification,公共语言规范)详细说明了一个.NET兼容编程语言的规则、属性、行为，其主题包括数据类型、类结构、参数传递。

各种缩写

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C#的演化

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版本	焦点特性	章节
5.0	异步	20
4.0	命名参数和可选参数	5
3.0	LINQ	19
2.0	泛型	17
1.0	C#