C#学习第三天

通用语言规范(CLS)——CLS定义了VOS中类型的子集，也定义了常规的用法。如果一个类库遵守CLS的规则，它确保类库可以在其它所有能实现CLS的编程语言上使用。

虚拟执行系统(VES)——这是VOS实时的实现。VES负责装入和执行为NGWS运得时编写的程序。

这四个部分一起组成了NGWS runtime架构。每一部分在下面小节中描述。

2.2.1 VOS类型系统

VOS类型系统提供丰富的类型系统，它打算支持多种编程语言的完全实施。所以，VOS必须都支持面向对象的语言和过程编程语言。

现在，存在着很多种近似但有点不兼容的类型。就拿整型当例子，在VB中，它是16位长，而在C++中，它是32位。还有更多的例子，特别是用在日期和时间以及数据库方面的数据类型。这种不兼容使应用程序的创建和维护不必要地复杂化，尤其当程序使用了多种编程语言时。

另一个问题是，因为编程语言之间存在着一些差别，你不能在一种语言中重用另一种语言创建的类型。(COM用二进制标准接口部分地解决了这个问题)。 当今代码重用肯定是有限的。

发布应用程序的最大障碍是各种编程语言的对象模型不统一。几乎每一方面都存在着差异：事件、属性、永久保存(persistence)等等。

VOS这里将改变 这种现象 。VOS定义了描述值的类型，并规定了类型的所有值所必须支持的一条合约。由于前面提到的支持面向对象和过程编程语言，就存在着两种值和对象。

对于值，类型存储于表述(representation)中，同样操作也在其中实行。对象更强大因为它显式地存于表述中。每一个对象都有一个区别于其它对象的识别号。支持不同的VOS类型在第四章 "C#类型"中提出。

2.2.2元数据

尽管元数据用于描述和引用由VOS类型系统定义的类型，但它还不能锁定到这个单个目标。当你写一个程序时，通过利用类型声明，你所声明的类型(假定它们是数值类型或引用类型)被介绍给NGWS runtime类型系统。类型声明在存于PE可执行文件内部的元数据中得到描述。

基本上，元数据用于各项任务：用于表示NGWS runtime用途的信息，如定位和装载类、 内存中这些类的事例、解决调用 、翻译IL为原始码、加强安全并设置运行时上下文边界。

你不必关心元数据的生成。元数据是由C#的"代码转IL编译器"(code-to-IL compiler,不是JIT编译器)生成的。代码转IL编译器发送二进制元数据信息给PE文件，是以标准的方式发送的，不象C++编译器那样，为出口函数创建它们自己的修饰名字。

你从元数据和可执行代码并存所获得的主要优势为，有关类型的信息同类型自身固定在一起，不会遍布很多地方。同样有助于解决存在于COM中的版本问题。进一步地，你可以在相同的上下文中使用不同的版本库，因为库不仅被注册表引用，也被包含在可执行代码中的元数据引用。

 

2.2.3通用语言规范

通用语言规范(CLS)并不是虚拟对象系统(VOS)真正的一部分，它是特殊的。CLS定义了VOS中的一个类型子集，也定义了必须符合CLS的常规用法。

那么，对此有什么迷惑呢?如果一个类库遵守CLS规则，其它编程语言同样也遵守CLS规则，那么其它编程语言的客户也可以使用类库。CLS是关于语言的交互可操作性(interoperability)。因此，常规用法必须仅遵循外部可访问项目 (externally visible items)如方法、属性和事件等等。

我所描述的优点是你可以做以下工作。用C#写一个组件，在VB中派生它，因加在VB中的功能是如此之强大，在C#中再次从VB类派生它。只要所有的外部可访问项遵守CLS规则，这样是可行的。
我在这本书中出示的代码不关心CLS协定。但在构建你的类库时要注意到CLS协定。我提供了表2.1，用以给类型和外部可访问项定义协定规则。

这个清单不完整。它仅包含一些很重要的项目。我不指出出现在本书中每一种类型的CLS协定，所以有个好主意：当你寻找CLS协定时，至少应该用浏览该表，以了解哪种功能有效。不要担心你不熟悉这章表中的每一个含义，在这本书中你会学到它们。

表2.1 通能语言规范中的类型和功能

bool
char
byte
short
int
long
float
double
string
object(所有对象之母)
Arrays(数组)

数组的维数必须是已知的(>=1)，而且最小下标数必须为0。
要素类型必须是一个CLS类型。

类型(Types)

可以被抽象或隐藏。
零或更多的接口可以被实现。不同的接口允许拥有具有相同名字和签名的方法。
一个类型可以准确地从一个类型派生。允许成员被覆盖和被隐藏。
可以有零或更多的成员，它们是字段(fields)、方法、事件或者类型。
类型可以拥有零或更多个构造函数。
一种类型的可访问性可以是公共的或者对NGWS组件来说是局部的；但是，仅公共成员可以认为是类型接口的一部分。
所有的值型必须从系统值型继承。异常是一个枚举——它必须从系统枚举(System Enum)继承。

类型成员

类型成员允许隐藏或者覆盖另一种类型中的其它成员。
参数和返回值的类型都必须是 CLS 协定 类型。
构造函数、方法和属性可以被重载。
一个类型可以有抽象成员，但仅当类型不被封装时。

方法

一种方法可以是静态、虚拟或者实例。
虚拟和实例方法可以是抽象的，或者是一个实现。静态方法必须总拥有一个实现。
虚拟方法可能是最后的(或者不是)。

字段(Fields)

可以是静态或者是非静态。
静态字段可以被描述或只初始化。

属性

当获取和设置方法而不是使用属性语法时，属性可以公开。
获取的返回类型和设置方法的第一个参数必须是相同的CLS类型——属性的类型。
属性名字必须不同，不同的属性类型用于区分是不充分的。
由于使用方法实现属性访问，如果 PropertyName 是同一个类中定义的一个属性，你不能实现命名为 get_PropertyName 和 set_PropertyName 的方法。
属性可以被索引。
属性访问必须遵循这种命名格式：get_ProName，set_PropName。

枚举(Enumerations)

强调类型必须是byte、short、int 或long。
每一个成员是一个枚举类型的静态描述字段。
一个枚举不能实现任何接口。
你允许给多字段设定相同的值。
一个枚举必须继承系统枚举(隐含在C#中)

异常

可以被引发和被捕获。
自定义异常必须继承系统异常。

接口

可需要实现其它接口。
一个接口可以定义属性、事件和虚拟方法。实现取决于派生类。

事件

增加和取消方法必须是都提供或者都没有 ，每一种方法采用一个参数，它是一个从系统代表元(System Delegate)派生下来的类。

自定义属性

可以仅使用下更类型：Type(类型),char, char, bool, byte, short, int, long, float, double, enum (一种CLS 类型), and object.

代表元(Delegates)

可以被创建和被激活

标识符(Identifiers)

一个标识符的第一个字母必须来自一限制集。
通过大小写在单一范围内，不可能唯一地区别两个或更多个标识符(大小写不敏感)。

2.2.4虚拟执行系统(VES)

虚拟执行系统实现了虚拟对象系统。通过实现一个负责NGWS runtime的执行引擎(execution engine，缩写EE)创建VES。这个执行引擎执行你用C#编写和编译的应用程序。

下列组件为VES的一部分。
1、中间语言(IL)——被设计为很容易受各种各样的编译器所兼容 。在该框架之外，C++、VB和C#编译器都能够生成IL。
2、装入受管代码——这包括解决内存中的名字、 表层类(laying out classes )，并且创建JIT编译所必需的存根。通过执行经常性校验，包括加强一些访问规则，类装载器同样也增强了安全性。
3、用JIT转换IL成原始代码——IL代码并不是设计成为一种传统的解释字节代码或树型代码，IL转换是真正的编译。
4、装入元数据、校验类型安全和方法的完整性
5、垃圾收集(GC)和异常处理——两者都是基于堆栈格式的服务。受管代码允许你动态地跟踪堆栈。要动态地识别各个堆栈框架，JITter或其它编译器必须提供一个代码管理器。
6、描绘和查错服务——两者都取决于由源语言编译器所生成的信息。必须发出两个映射：一个映射从源语言结构发到指令流中的地址，一个映射从地址发到堆栈框架中的位置。当执行从IL到原始代码的转换时，这些映射被重新计算。
7、管理线程和上下文，还有远程管理——VES为受管代码提供这些服务。
虽然这个清单并不完整，但它足以让你理解运行时基于的由VES提供的低层架构。肯定将会有专门讨论运行时的书，而这本书将稍为深入地挖掘各种话题。

2.3 小结

这一章，我带你逛了一回运行时的世界。我描述了当创建、编译和配置C#程序时它是如何工作的。你学会了中间语言(IL)，还有元数据是如何用于描述被编译为IL的类型。元数据和IL都用于JITter检测和执行你的代码。你甚至可以选择用哪一种JITter来执行应用程序。
在这一章的第二部分，涉及到了运行时为何按这种方式工作的理论。你学了虚拟对象系统(VOS)和组成它的那部分。对于类库设计者最为感兴趣的就是通用语言规范(CLS)，它为基于VOS的语言交互操作设定规则。最后，你看到了虚拟执行系统(VES)如何通过NGWS runtime实现VOS。