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• 從編譯原理說起
• 虛擬機是什么
• C# 是什么，IL 又是什么
• .Net Framework vs Mono
• Unity3D 中的 C#
• 小結

作者：易立 | 騰訊IEG高級工程師

為什么 Unity3D 可以運行 C#，C# 和 Mono 是什么關系，Mono 和 .Net Framework 又是什么關系？我們深入的來聊一聊這個話題！

從編譯原理說起

一句話介紹編譯器：編譯器是將用某種程式語言寫成的源代碼（源語言），轉換成另一種程式語言（目標語言）等價形式的程序。通常我們是將某種高級語言（如C、C++、C# 、Java）轉換成低級語言（匯編語言、機器語言）。

編譯器以流水線的形式進行工作，分為幾個階段：源代碼 → 詞法分析 → 語法分析 → 語義分析 → 目標代碼 → 鏈接 → 可執行文件。現代編譯器還會更復雜，中間會增加更多的處理過程，比如預處理器，中間代碼生成，代碼優化等。

虛擬機是什么

虛擬機（VM），簡單理解，就是可以執行特定指令的一種程序。為了執行指令，還需要一些配套的設施，如寄存器、棧等。虛擬機可以很復雜，復雜到模擬真正的計算機硬件，也可以很簡單，簡單到只能做加減乘除。

在編譯器領域，虛擬機通常執行一種叫中間代碼的語言，中間代碼由高級語言轉換而成，以 Java 為例，Java 編譯后產生的并不是一個可執行的文件，而是一個 ByteCode （字節碼）文件，里面包含了從 Java 源代碼轉換成等價的字節碼形式的代碼。Java 虛擬機（JVM）負責執行這個文件。

虛擬機執行中間代碼的方式分為 2 種：解釋執行和 JIT（即時編譯）。解釋執行即逐條執行每條指令，JIT 則是先將中間代碼在開始運行的時候編譯成機器碼，然后執行機器碼。由于執行的是中間代碼，所以，在不同的平臺實現不同的虛擬機，都可以執行同樣的中間代碼，也就實現了跨平臺。

int run(context* ctx, code* c) {for (cmd in c->cmds) {switch (cmd.type) {case ADD:// todo addbreak;case SUB:// todo subtractbreak;// ...}}return 0; }

總結一下，虛擬機本身并不跨平臺，而是語言是跨平臺的，對于開發人員來說，只需要關心開發語言即可，不需要關心虛擬機是怎么實現的，這也是 Java 可以跨平臺的原因，C# 也是同樣的。推而廣之，理論上任何語言都可以跨平臺，只要在相應平臺實現了編譯器或者虛擬機等配套設施。

C# 是什么，IL 又是什么

C# 是微軟推出的一種基于 .NET 框架的、面向對象的高級編程語言。微軟在 2000 年發布了這種語言，希望借助這種語言來取代Java，更多詳細的介紹可以參看?C#?Wiki。

C# 是一個語言，微軟給它定制了一份語言規范，提供了從開發、編譯、部署、執行的完整的一條龍的服務，每隔一段時間會發布一份最新的規范，添加一些新的語言特性。從語法層面來說，C# 是一個很完善，寫起來非常舒服的語言。

C# 和 Java 類似，C# 會編譯成一個中間語言（CIL，Common Intermediate Language，也叫 MSIL），CIL 也是一個高級語言，而運行 CIL 的虛擬機叫 CLR（Common Language Runtime）。通常我們把 C#、CIL、CLR，再加上微軟提供的一套基礎類庫稱為 .Net Framework。

C# 天生就是為征服宇宙設計的，不過非常遺憾，由于微軟的封閉，這個目標并沒有實現。當然 C# 現在還過得很好，因為游戲而煥發了新的活力，因為 Unity3D，因為 Mono。

.Net Framework vs Mono

Mono 是跨平臺的 .Net Framework 的實現。Mono 做了一件很了不起的事情，將 CLR 在所有支持的平臺上重新實現了一遍，將 .Net Framework 提供的基礎類庫也重新實現了一遍。

以上，Compile Time 的工作實際上可以直接用微軟已有的成果，只要將 Runtime 的 CLR 在其他平臺實現，這個工作量不僅大，而且需要保證兼容，非常浩大的一個工程，Mono 做到了，致敬！

Unity3D 中的 C#

Unity3D 內嵌了一個 Mono 虛擬機，從上文可以知道，當實現了某個平臺的虛擬機，那語言就可以在該平臺運行，所以，嚴格的講，Unity3D 是通過 Mono 虛擬機，運行 C# 通過編譯器編譯后生成的 IL 代碼。

Unity3D 默認使用 C# 作為開發語言，除此之外，還支持 JS 和 BOO，因為 Unity3D 開發了相應的編譯器，將 JS 和 BOO 編譯成了 IL。

小結

C# 在 Windows 下，是通過微軟的 C# 編譯器，生成了 IL 代碼，運行在 CLR 中。

C# 在除 Windows 外的平臺下，是通過 Mono 的編譯器，生成了 IL 代碼，運行在 Mono 虛擬機中，也可以直接運行將已經編譯好的 IL 代碼（通過任意平臺編譯）。

理論上，你創造了一門語言，并且實現了某一平臺下的編譯器，然后實現了所有平臺下符合語言規范的虛擬機，你的語言就可以運行在任意平臺啦。

問答
C＃刪除屬性XML？
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】深度理解C# 的执行原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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