c++ - 理解托管 C++

Question

我无法理解托管 C++ 的工作和编译方式。

在 .NET Framework 中，您可以使用 C#/VB/F#/..etc 开发代码。所有这些语言都将被编译成与 Java 字节码类似的相同的通用中间语言 (CIL)。理论上，CIL 可以安装在任何平台上(Mono 使其实用)。在 Windows 上，CLR 将 CIL 即时编译为 native 代码 (JIT)，一切都顺利进行。

现在，托管 C++ 是如何编译的？它是否编译为 CIL 代码并等待 CLR 使用 JIT 运行它？我认为不是，因为托管 C++ 可以使用标准 C++ 代码(未编译为 CIL)。此外，它如何使用 .NET 程序集(CIL)？

如果有任何帮助，我将不胜感激。谢谢

编辑:

我看过这个answer .它指出，在 C++/CLI 中，托管代码被编译为 MSIL，您可以选择将非托管代码编译为 native 代码或 MSIL。因此，我现在了解如何调用 .NET 程序集。

无论如何，如果将非托管代码编译为 native 代码，我仍然不明白 C++ 非托管代码如何与同一程序集中的托管代码一起运行。有什么想法吗？

Answer 1

这是一个涉及非常严格的实现细节的大话题。很难全部解决，但问题中存在一些误解。让我们解决这些问题，可能有助于进入下一阶段。

Moreover, how is it able to use .NET assemblies (which are CIL)?

不仅是 CIL，链接器还生成一个混合模式程序集。包含 .NET 元数据 + msil 和 native 代码。其实对于OS loader而言，正常的是可执行文件中的native code。与 native C++ 编译器生成的类型没有什么不同。它像纯 native 可执行镜像一样被加载和重新定位。奇怪的是 .NET 元数据 + msil。对于加载程序来说，它看起来就像一大块数据，根本不接触它。只有 CLR 可以。

... use Standard C++ code (which isn't compiled to CIL)

不太准确， native C++ 代码可以编译为 msil 或 机器代码。您得到什么取决于是否使用了/clr 编译选项或在函数级别生效的#pragma managed。 CIL 不能很好地与 Java JVM 中使用的字节码进行比较。它更强大，可以支持任何符合 C++03 的 native C++ 代码。有时您故意这样做是为了利用反向 pinvoke( native 代码调用托管代码)。有时它是偶然完成的，太多的 native C++ 代码被编译为 msil。抖动产生的机器代码不是最优的(它在时间限制下优化)并且没有以任何方式进行管理。它不可验证，也不会得到垃圾收集器的喜爱。

CIL 的最佳心理形象是在前端(解析器)和后端(代码生成器和优化器)之间的任何 native C++ 编译器中使用的中间表示。通常是不可见的实现细节，但当您使用使用 LLVM 的 C++ 编译器时(就像 Clang 那样)，它会变得更加明显。 .NET 即时编译器在运行时执行 LLVM 在编译时执行的操作。

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当托管代码调用 native 代码(或相反)时，大多数程序员都有一个巨大的模式切换被抛出的心理图像。那根本不准确。你可能想看看 this post ，显示了 C++ 编译器后端生成的机器代码与抖动之间的差异。关键是它几乎完全相同，这是确保托管代码与 native 代码竞争的基本特征。有助于阐明托管代码调用 native 代码或相反的方式并没有那么特别。

另一个误解是托管代码自动更安全。不完全是这样，像 C# 这样的语言允许您像使用 C++ 一样使用指针和在堆栈上涂鸦，并且您可以像使用 C++ 一样轻松地破坏内存。它只是更好地分区，它迫使您使用 unsafe 关键字对其进行明确说明。在 C++/CLI 上没有这样的限制，任何事情都可以。

托管代码和 native 代码之间的本质区别是抖动在编译 msil 时生成的数据结构。您无法从 native 编译器获得的额外数据。垃圾收集器需要该数据，它告诉它如何找到对象根。更多关于 this post 中的数据.必须符合该数据并允许 GC 完成其工作，这使得托管代码在运行时有点慢。