Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен

Метаданные .NET Core всегда присутствуют внутри сборки и автоматически генерируются компилятором языка.

Наконец, в-четвертых, помимо инструкций CIL и метаданных типов сами сборки также описываются с помощью метаданных, которые официально называются манифестом. Манифест содержит информацию о текущей версии сборки, сведения о культуре (используемые для локализации строковых и графических ресурсов) и список ссылок на все внешние сборки, которые требуются для надлежащего функционирования. Разнообразные инструменты, которые можно применять для исследования типов, метаданных и манифестов сборок, рассматриваются в нескольких последующих главах.

Роль языка CIL

Теперь давайте займемся детальными исследованиями кода CIL, метаданных типов и манифеста сборки. Язык CIL находится выше любого набора инструкций, специфичных для конкретной платформы. Например, приведенный далее код C# моделирует простой калькулятор. Не углубляясь пока в подробности синтаксиса, обратите внимание на формат метода Add() в классе Calc.

// Calc.cs

using System;

namespace CalculatorExamples

{

  // Этот класс содержит точку входа приложения.

  class Program

  {

    static void Main(string[] args)

    {

      Calc c = new Calc();

      int ans = c.Add(10, 84);

      Console.WriteLine("10 + 84 is {0}.", ans);

      // Ожидать нажатия пользователем клавиши <Enter>

      // перед завершением работы.

      Console.ReadLine();

    }

  }

  // Калькулятор С#.

  class Calc

  {

    public int Add(int addendl, int addend2)

    {

      return addendl + addend2;

    }

  }

}

Результатом компиляции такого кода будет файл *.dll сборки, который содержит манифест, инструкции CIL и метаданные, описывающие каждый аспект классов Calc и Program.

На заметку! В главе 2 будет показано, как использовать для компиляции файлов кода графические среды интегрированной разработки (integrated development environment — IDE), такие как Visual Studio Community.

Например, если вы выведете код IL из полученной сборки с помощью ildasm.exe (рассматривается чуть позже в главе), то обнаружите, что метод Add() был представлен в CIL следующим образом:

.method public hidebysig instance int32

    Add(int32 addendl, int32 addend2) cil managed

{

  // Code size    9(0x9)

  // Размер кода  9(0x9)

  .maxstack 2

  .locals init (int32 V_0)

  IL_0000: nop

  IL_0001: ldarg.1

  IL_0002: ldarg.2

  IL_0003: add

  IL_0004: stloc.0

  IL_0005: br.s  IL_0007

  IL_0007: ldloc.0

  IL 0008: ret

} // end of method Calc::Add  конец метода Calc::Add

Не беспокойтесь, если результирующий код CIL этого метода выглядит непонятным — в главе 19 будут описаны базовые аспекты языка программирования CIL. Важно понимать, что компилятор C# выпускает код CIL, а не инструкции, специфичные для платформы.

Теперь вспомните, что сказанное справедливо для всех компиляторов .NET. В целях иллюстрации создадим то же самое приложение на языке Visual Basic вместо С#:

' Calc.vb

Namespace CalculatorExample

  Module Program

    ' Этот класс содержит точку входа приложения.

    Sub Main(args As String())

      Dim c As New Calc

      Dim ans As Integer = c.Add(10, 84)

      Console.WriteLine("10 + 84 is {0}", ans)

      ' Ожидать нажатия пользователем клавиши <Enter>

      ' перед завершением работы.

      Console.ReadLine()

    End Sub

  End Module

  ' Калькулятор VB.NET.

  Class Calc

    Public Function Add(ByVal addendl As Integer,

                        ByVal addend2 As Integer) As Integer

      Return addendl + addend2

    End Function

  End Class

End Namespace

Просмотрев код CIL такого метода Add(), можно найти похожие инструкции (слегка скорректированные компилятором Visual Basic):

.method public hidebysig instance int32

    Add(int32 addendl, int32 addend2) cil managed

{

  // Code size    9(0x9)

  // Размер кода  9(0x9)

  .maxstack 2

  .locals init (int32 V_0)

  IL_0000: nop

  IL_0001: ldarg.1

  IL_0002: ldarg.2

  IL_0003: add

  IL_0004: stloc.0

  IL_0005: br.s  IL_0007

  IL_0007: ldloc.0

  IL 0008: ret

} // end of method Calc::Add

  // конец метода Calc::Add

В качестве финального примера ниже представлена та же самая простая программа Calc, разработанная на F# (еще одном языке .NET Core):

// Узнайте больше о языке F# на веб-сайте http://fsharp.org

// Calc.fs

open System

module Calc =

  let add addendl addend2 =

    addendl + addend2

[<EntryPoint>]

let main argv =

  let ans = Calc.add 10 84

  printfn "10 + 84 is %d" ans

  Console.ReadLine()

  0

Если вы просмотрите код CIL для метода Add(), то снова найдете похожие инструкции (слегка скорректированные компилятором F#).

.method public static int32 Add(int32 addendl,

int32 addend2) cil managed

{

  .custom instance void [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.

CompilationArgumentCountsAttribute::.ctor(int32[]) = ( 01 00 02 00 00

00 01 00 00 00 01 00 00 00 00 00 )

  // Code size 4 (0x4)

  // Размер кода 4 (0x4)

  .maxstack 8

  IL_0000: ldarg.0

  IL_0001: ldarg.l

  IL_0002: add

  IL_0003: ret

} // end of method Calc::'add

  // конец метода Calc::'add' 

Преимущества языка CIL

В этот момент вас может интересовать, какую выгоду приносит компиляция исходного кода в CIL, а не напрямую в специфичный набор инструкций. Одним из преимуществ является языковая интеграция. Как вы уже видели, все компиляторы .NET Core выпускают практически идентичные инструкции CIL. Следовательно, все языки способны взаимодействовать в рамках четко определенной "двоичной арены".

Более того, учитывая независимость от платформы языка CIL, сама инфраструктура .NET Core не зависит от платформы и обеспечивает те же самые преимущества, к которым так привыкли разработчики на Java (например, единую кодовую базу, функционирующую в средах многочисленных операционных