二、中間語(yǔ)言
　為了了解在用VB.NET構(gòu)造工程的過程中發(fā)生了什么事情，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)生成代碼和程序集時(shí)使用的示例工程：打開VS.NET，新建一個(gè)Visual Basic工程，在窗體中加入一個(gè)文本標(biāo)簽（Label），然后把文本標(biāo)簽的Text屬性改成“Good Bye Visual Basic 6.0”（如圖1），把這個(gè)應(yīng)用命名為GoodByeVB6。


圖1
　　在深入.NET體系之前，我們需要了解一些有關(guān).NET的邊緣知識(shí)和術(shù)語(yǔ)。首先，IL（中間語(yǔ)言）并不是什么新概念，VB、C++編譯器生成和利用IL已經(jīng)有數(shù)年的歷史，只不過很少有人公開談?wù)撍驗(yàn)樗帉懳臋n。與過去編譯應(yīng)用的方法相比，.NET最大的改變之一就在于編譯器所生成的代碼不同。除了名字之外，新的MSIL與VB6編譯器的IL很少有類同之處。因此，如果你以前曾經(jīng)接觸過IL，現(xiàn)在還得從頭開始學(xué)習(xí)。請(qǐng)參見圖2，它是GoodByeVB6應(yīng)用的MSIL代碼片段：


圖2
　　這個(gè)代碼片段設(shè)置了一個(gè)8字節(jié)的棧，然后把this指針壓棧，調(diào)用get_Label1方法。接下來，代碼把要設(shè)置的標(biāo)簽文本壓入堆棧，然后調(diào)用setText方法。

　　傳統(tǒng)的CPU利用寄存器和棧完成所有工作。CLR所提供的執(zhí)行引擎只有一個(gè)棧，它的操作過程非常類似于一個(gè)逆波蘭表示法計(jì)算器。如果某個(gè)過程調(diào)用具有多個(gè)參數(shù)，執(zhí)行引擎將在發(fā)出調(diào)用之前把參數(shù)壓棧。函數(shù)調(diào)用的返回值也通過棧傳遞。

　　MSIL中的局部變量很容易識(shí)別，它們用.locals關(guān)鍵詞聲明。如果符號(hào)存在的話，你將看到變量名字；否則，你看到的將是V_1、V_2之類的變量：


.locals init ([0] int32 x,
[1] int32 y,
[2] float64 z,
[3] class System.String Vb_t_string_0)


　　ldarg指令把參數(shù)裝入棧，ldc指令把數(shù)字常量裝入棧，stloc指令把值保存到合適的局部變量：


//000064: Dim x As Integer = 100
IL_0001: ldc.i4.s 100
IL_0003: stloc.0


　　在這個(gè)例子中，常量100被作為4字節(jié)整數(shù)壓入棧，隨后這個(gè)值被保存到第1個(gè)局部變量。關(guān)于MSIL指令的完整說明，請(qǐng)參見IL程序員參考的ILinstrset.doc文件。

　　本文的所有MSIL輸出都以GoodByeVB6應(yīng)用的調(diào)試版本為基礎(chǔ)。非調(diào)試版本雖然不帶代碼行和變量名字，但仍能夠提供大量有用的信息。在查看MSIL代碼的時(shí)候，調(diào)試符號(hào)雖然重要，但不是必不可少的。

　　當(dāng)我們運(yùn)行編譯器時(shí)，它生成的不是我們今天熟悉的執(zhí)行文件，而是一個(gè)程序集（Assembly）。程序集是一個(gè)文件的集合，程序集中的文件可以作為單一整體進(jìn)行部署。在當(dāng)前的Windows體系中，我們可以把單個(gè)執(zhí)行文件看成一個(gè)程序集。但從更嚴(yán)格的意義上來說，程序集聚合了執(zhí)行文件和它的所有支持文件，包括DLL、圖形、資源以及幫助文件。

　　一般地，一個(gè)程序集至少由兩個(gè)文件構(gòu)成：執(zhí)行部分，manifest（英文單詞原意：載貨清單，乘客名單）。manifest是程序集內(nèi)所有文件的清單。程序集內(nèi)的可執(zhí)行部分又分開稱為模塊（Module）。從概念上說，模塊對(duì)應(yīng)著DLL或者EXE文件；除了父程序集所包含的元數(shù)據(jù)（Metadata）之外，每一個(gè)模塊都包含元數(shù)據(jù)。程序集是當(dāng)前可移植執(zhí)行文件格式（Portable Executable，PE）的一個(gè)增強(qiáng)版本。

　　如圖3所示，文件的開頭是標(biāo)準(zhǔn)的PE頭。文件內(nèi)部包含了CLR頭，CLR頭的后面是把代碼裝入進(jìn)程空間所必需的描述數(shù)據(jù)——即元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)為執(zhí)行引擎提供了大量信息，其中包括：如何裝載模塊，需要哪些支持文件，如何裝載支持文件，如何與COM以及.NET運(yùn)行時(shí)環(huán)境交互。另外，元數(shù)據(jù)還描述了模塊或者程序集所包含的方法、接口以及類。元數(shù)據(jù)所提供的信息使得JIT編譯器能夠編譯并運(yùn)行模塊。同時(shí)，元數(shù)據(jù)暴露了有關(guān)應(yīng)用的大量?jī)?nèi)部信息，使得從反匯編IL獲取有價(jià)值的代碼更加方便。


圖3
　　使用.NET代碼的核心問題在于受管理代碼。受管理代碼是專門為在CLR控制之下運(yùn)行而編寫的代碼，它可以用VB.NET、C#以及C++等語(yǔ)言創(chuàng)建，但C++是唯一能夠創(chuàng)建.NET平臺(tái)非受管理代碼的語(yǔ)言。我們無法用VB6為.NET平臺(tái)創(chuàng)建非受管理代碼，這是因?yàn)樵赩B6中我們把代碼編譯成i386指令而不是IL代碼。正如使用VB.NET，如果你要使用受管理代碼，你只能把代碼編譯成IL。

　　現(xiàn)在我們來看看使用這種新的MSIL代碼有哪些優(yōu)點(diǎn)。如果代碼編譯成了MSIL，我們可以在任何支持CLR的平臺(tái)上安裝和運(yùn)行這些代碼。就目前來說，這一點(diǎn)可能不是很吸引人，因?yàn)楫?dāng)前支持.NET的平臺(tái)還很少：只有32位的Windows。但不久之后，64位平臺(tái)和.NET for Windows CE都將提供這方面的支持。把代碼編譯成MSIL格式使得我們能夠無縫地把應(yīng)用移植到所有這些平臺(tái)和未來的新平臺(tái)。

　　MSIL的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：JIT編譯器在安裝應(yīng)用的目標(biāo)機(jī)器上把MSIL代碼編譯成機(jī)器指令，它能夠利用目標(biāo)機(jī)器的硬件特點(diǎn)，根據(jù)平臺(tái)的具體情況對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化。這一點(diǎn)很有用，例如，它能夠?yàn)槟繕?biāo)機(jī)器的特殊寄存器優(yōu)化代碼，或?yàn)槟繕?biāo)機(jī)器上帶有特殊處理器的硬件設(shè)備優(yōu)化操作代碼。請(qǐng)點(diǎn)擊VB6工程屬性窗口Compile選項(xiàng)卡中Advanced Optimizations按鈕了解更多信息。由于有了程序集中的元數(shù)據(jù)，JIT編譯器知道代碼做些什么以及它支持哪些平臺(tái)，從而能夠迅速地作出優(yōu)化決定、提高代碼的性能表現(xiàn)。

　　還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)涉及到.NET的兩個(gè)V：Validation（檢驗(yàn)），Verification（核查）。檢驗(yàn)是對(duì)模塊進(jìn)行的一系列檢查，確保元數(shù)據(jù)、MSIL代碼以及文件格式的一致性。不能通過這些檢查的代碼可能導(dǎo)致執(zhí)行引擎或者JIT編譯器崩潰。一旦模塊通過了檢驗(yàn)，則代碼是正確的且可以開始運(yùn)行。

　　JIT編譯器把MSIL代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼時(shí)對(duì)代碼進(jìn)行核查，它是對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查，保證程序不會(huì)訪問它不具有相應(yīng)許可的內(nèi)存或其他資源。經(jīng)過核查的代碼是類型安全的（Type-Safe）代碼。這種核查即使是在程序被直接編譯成機(jī)器代碼的時(shí)候也要進(jìn)行，但除非由JIT編譯器進(jìn)行核查，否則這種核查不是100%精確無誤，因?yàn)楹瞬榻Y(jié)果依賴于來自其他程序集的元數(shù)據(jù)。如果把源程序直接編譯成機(jī)器代碼，我們面臨著這樣一種危險(xiǎn)：在目標(biāo)機(jī)器上的其他程序集發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致程序不再類型安全。

　　使用JIT編譯器保證了檢驗(yàn)和核查是對(duì)所有相關(guān)程序集的當(dāng)前版本進(jìn)行。這些操作確保執(zhí)行程序總是類型安全，程序總是以合適的安全許可運(yùn)行。你可以用.NET SDK的PEVerify工具自己對(duì)代碼進(jìn)行檢驗(yàn)和核查。