文章部分引自《.NET4.0面向?qū)ο缶幊搪?#xff08;基礎(chǔ)篇）》第1章.NET面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)（作者：金旭亮）

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　　無意間看到一位四五歲左右小朋友在玩斗地主，總開始到結(jié)束，她一直都在使用“提示”（托管）出牌，你猜的沒錯，到最后她贏了。

　　那么你什么時候才會使用“托管”呢？“我想繼續(xù)游戲，但是牌太爛了，索性托管吧或者我想玩，但是我會兒剛好有事需要處理”

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　　實際上，我們在選擇了.NET Framework平臺后，就該選擇使用什么語言了，但是每種語言都有自己的優(yōu)缺點，例如，在非托管C/C++可對系統(tǒng)(Windows)進行一些很低的控制，可以按照自己的想法管理內(nèi)存，控制線程，當(dāng)然這些事情你如果不想關(guān)心，完全可以丟給CLR去處理，它可以幫你處理的核心功能，比如內(nèi)存管理，程序集加載，安全性，異常處理，線程同步，當(dāng)然這些babyservice的待遇只能給托管的代碼使用。

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非托管應(yīng)用程序的執(zhí)行過程

首先看一下Windows操作系統(tǒng)執(zhí)行一個普通程序（即非托管程序）的基本過程。

軟件工程師寫的程序，經(jīng)過編譯器轉(zhuǎn)為機器指令后，一般以文件的方式保存在外部存儲器中，當(dāng)CPU執(zhí)行程序時，要先把外部存儲器中的程序指令代碼讀到內(nèi)存。

內(nèi)存被分成很多塊（稱為"內(nèi)存單元"），每個內(nèi)存單元都有一個唯一的地址，指令就存放在以某個特定的地址開始的內(nèi)存區(qū)域（即"若干個內(nèi)存單元的集合"）中。保存要執(zhí)行的第一條機器指令的那個內(nèi)存單元就是程序的"入口點（Entry Point）"。

當(dāng)程序執(zhí)行時，CPU從入口點取出第一條指令，開始執(zhí)行，然后再取第二條，依次類推……

把一個程序從外部存儲器上裝入內(nèi)存執(zhí)行是一個復(fù)雜的過程，這個功能由操作系統(tǒng)實現(xiàn)，開發(fā)具體應(yīng)用程序的軟件工程師通常不需要手動去寫這部分代碼。

由此可知，程序的運行必須依賴于操作系統(tǒng)（如Windows），而且編譯器生成的程序文件包含的是僅適用于特定CPU架構(gòu)的機器指令，由于不同CPU架構(gòu)的機器指令集不同，所以，這個可執(zhí)行程序無法不加修改地在擁有不同CPU架構(gòu)的計算機上運行。

以這種方式生成的機器指令代碼稱為"非托管代碼（Unmanaged Code）"。非托管代碼不僅不能在不同CPU架構(gòu)的計算機上執(zhí)行，而且通常在不同的操作系統(tǒng)下也不能執(zhí)行，比如一個Windows應(yīng)用程序就無法直接在 Linux下運行，反之亦然，這說明非托管代碼的可移植性是受到較大限制的。

如果需要在擁有不同CPU架構(gòu)的計算機和多種多樣的操作系統(tǒng)上實現(xiàn)同一功能，必須針對每種操作系統(tǒng)和CPU架構(gòu)編寫特定的代碼，這明顯是一種重復(fù)且低效的勞動。

程序能不能只寫一次，到處運行？

完全可以的，這就是 "跨平臺"的設(shè)計思想（Java就是一個典范）。.NET也采用了這種設(shè)計思想，而且走得更遠，.NET在架構(gòu)設(shè)計上不僅允許.NET應(yīng)用程序在各種操作 系統(tǒng)和CPU架構(gòu)上運行，而且允許在同一個程序中混合使用由不同的編程語言開發(fā)出來的軟件組件，.NET的這一特性被稱為"跨語言"。

要支持跨平臺這一特性，軟件工程師編寫的程序經(jīng)過編譯器生成的結(jié)果就不能是依賴于操作系統(tǒng)和特定CPU架構(gòu)的機器指令了，而必須是一種"中立"的、 在各種操作系統(tǒng)和CPU架構(gòu)上都能執(zhí)行的代碼，這種代碼Java稱為"Byte Code（字節(jié)碼）"，.NET稱之為"IL（中間語言）"。

但程序最終還是要靠CPU執(zhí)行的，所以，Java的字節(jié)碼和.NET的IL代碼仍然需要最終被翻譯成本地CPU能執(zhí)行的機器指令，這部分功能由一個運行在特定操作系統(tǒng)之上的軟件系統(tǒng)來完成，這個軟件系統(tǒng)被稱之為"虛擬機（Virtual Machine，VM）"。

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圖1-9? 托管代碼運行原理

只需為每種操作系統(tǒng)和CPU架構(gòu)提供一個虛擬機，就可以讓同樣一個應(yīng)用程序不加修改地"跑"在運行不同操作系統(tǒng)、擁有不同CPU架構(gòu)的計算機上。

這種運行在虛擬機之上的代碼，被稱為"托管代碼（Managed Code）"，其原理如圖1-9所示。

使用C#編譯器csc.exe編譯生成的可執(zhí)行程序?qū)嶋H包含的只是IL指令代碼，這是一種托管代碼，只能運行在.NET虛擬機之上。所以，如果某臺 計算機上沒有安裝.NET Framework，就意味著圖 1 9的"虛擬機"一層不存在，.NET應(yīng)用程序就無法執(zhí)行。對于非Windows的操作系統(tǒng)，只要上面有.NET虛擬機，就可以運行.NET程序，通常不需 要修改.NET應(yīng)用程序源代碼再重新編譯。

一個應(yīng)用程序可以只采用托管代碼來構(gòu)建，完全依賴CLR以及.NET Framework類庫，也可以混合使用托管代碼和非托管代碼進行構(gòu)建。托管代碼調(diào)用非托管代碼的技術(shù)，在.NET中被稱為"平臺調(diào)用（Platform Invoke）"（見圖1-10）。

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（點擊查看大圖）圖1-10? 托管代碼與非托管代碼

托管代碼執(zhí)行的過程

.NET下可直接運行的.exe文件包含的是IL指令。IL是微軟和第三方編譯器供應(yīng)商磋商而創(chuàng)建的"虛"機器語言，之所以說它是"虛"的，是說它 獨立于特定架構(gòu)的CPU，并且引入了許多具有面向?qū)ο筇卣鞯闹噶?#xff0c;與傳統(tǒng)的直接面向硬件的匯編指令有著很大的不同，可以看成是"面向?qū)ο蟮?#34;匯編指令。

由于IL指令獨立于特定架構(gòu)的CPU，因此它必須經(jīng)過一個"翻譯"過程，轉(zhuǎn)換成本地CPU支持的機器指令，才可以最終執(zhí)行。這個"翻譯者"就是"JIT編譯器（Just-In-Time Complier）"，請看圖1-11。

如圖1-11所示，程序源代碼經(jīng)語言編譯器生成程序集，其中包含IL指令代碼。當(dāng)程序運行時，"類裝載器（Class Loader）"從外部存儲器中將IL指令讀入內(nèi)存，再經(jīng)過JIT編譯器動態(tài)地編譯為本地CPU指令代碼執(zhí)行。在進行即時編譯的過程中，CLR同時檢查這 些IL指令是否違反了一些安全規(guī)則，必要時CLR會停止編譯并中斷程序的執(zhí)行。

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（點擊查看大圖）圖1-11? 托管代碼的執(zhí)行過程

上述即時編譯和代碼驗證的過程僅僅只是在第一次調(diào)用某個方法時發(fā)生。CLR會將編譯好的本地代碼緩存起來，第二次調(diào)用時就直接調(diào)用緩存中的本地代碼，從而避免了再次編譯所帶來的性能損失。

當(dāng)然這樣的性能損失可以通過升級硬件設(shè)備來減少(避免)。

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/tymonyang/p/4455508.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的斗地主你什么时候才会托管？（.NET中的托管于非托管）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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