C# JIT 编译和 .NET

Question

我对 JIT 编译器如何工作的细节有些困惑。 我知道 C# 会编译为 IL。 它第一次运行时是 JIT'd。 这是否涉及将其翻译为本机代码？ .NET 运行时（作为虚拟机？）是否与 JIT 代码交互？ 我知道这很幼稚，但我真的很困惑自己。 我的印象一直是程序集不被 .NET 运行时解释，但我不了解交互的细节。

Answer 1

是的，JIT'ing IL 代码涉及将 IL 转换为本地机器指令。

是的，.NET 运行时与经过 JIT 的本机代码交互，从某种意义上说，运行时拥有本机机器代码占用的内存块，运行时调用本机机器代码等。

.NET 运行时不解释程序集中的 IL 代码是正确的。

当执行到达尚未被 JIT 编译为本地机器代码的函数或代码块（如 if 块的 else 子句）时，会调用 JIT'r 将该 IL 块编译为本地机器代码. 完成后，程序执行输入新发出的机器代码来执行它的程序逻辑。 如果在执行该本地机器代码时遇到对尚未编译为机器代码的函数的函数调用，则会调用 JIT'r 以“及时”编译该函数。 等等。

JIT'r 不一定一次将函数体的所有逻辑编译成机器代码。 如果函数有 if 语句，则 if 或 else 子句的语句块可能不会被 JIT 编译，直到执行实际通过该块。 未执行的代码路径保持 IL 形式，直到它们执行。

编译后的本地机器代码保存在内存中，以便下次执行该部分代码时可以再次使用它。 第二次调用函数时，它会比第一次调用时运行得更快，因为第二次不需要 JIT 步骤。

在桌面 .NET 中，本机机器代码在 appdomain 的整个生命周期中都保存在内存中。 在 .NET CF 中，如果应用程序内存不足，则可能会丢弃本机机器代码。 下次执行通过该代码时，它将从原始 IL 代码再次 JIT 编译。

Answer 2

代码被“编译”成微软中间语言，类似于汇编格式。

当您双击一个可执行文件时，Windows 会加载mscoree.dll ，然后它会设置 CLR 环境并启动您的程序代码。 JIT 编译器开始读取程序中的 MSIL 代码，并将代码动态编译为 CPU 可以执行的 x86 指令。

Answer 3

我将通过下面的示例描述将 IL 代码编译为原生 CPU 指令。

public class Example 
{
    static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("Hey IL!!!");
    }
}

主要是 CLR 知道关于类型的每个细节以及从该类型调用什么方法，这是由于元数据。

当 CLR 开始将 IL 执行到本地 CPU 指令时，那个时候 CLR 会为 Main 的代码引用的每个类型分配内部数据结构。

在我们的例子中，我们只有一种类型的 Console，因此 CLR 将分配一种内部数据结构。 通过该内部结构，我们将管理对引用类型的访问。

在该数据结构中，CLR 具有有关该类型定义的所有方法的条目。 每个条目都包含可以找到方法实现的地址。

初始化此结构时，CLR 会在 CLR 本身中包含的未记录的FUNCTION中设置每个条目。 你可以猜到，这个FUNCTION就是我们所说的 JIT Compiler。

总的来说，您可以将 JIT Compiler 视为 CLR 函数，它将 IL 编译为原生 CPU 指令。 让我向您详细展示这个过程在我们的例子中是如何进行的。

1.当Main第一次调用WriteLine时，JITCompiler函数被调用。

2.JIT Compiler 函数知道正在调用什么方法以及定义此方法的类型。

3.然后，Jit Compiler 搜索定义该类型的程序集，并获取该类型定义的方法的 IL 代码，在我们的 WriteLine 方法的案例 IL 代码中。

4.JIT编译器分配动态内存块，然后JIT验证IL代码并将其编译为本地CPU代码并将该CPU代码保存在该内存块中。

5.然后JIT编译器回到内部数据结构入口，将地址（主要参考WriteLine的IL代码实现）替换为动态创建的新内存块地址，其中包含WriteLine的本地CPU指令。

6.最后，JIT Compiler函数跳转到内存块中的代码，执行writeline方法的native代码。

7.WriteLine执行后，代码返回到Mains'code，继续正常执行。

Answer 4

.NET 使用一种称为 MSIL 的中间语言，有时缩写为 IL。 编译器读取您的源代码并生成 MSIL。 当您运行该程序时，.NET 即时 (JIT) 编译器会读取您的 MSIL 代码并在内存中生成一个可执行应用程序。 您不会看到任何这种情况发生，但了解幕后发生的事情是个好主意。

Answer 5

.NET Framework 使用 CLR 环境生成 MSIL（Microsoft 中间语言），也称为 IL。 编译器读取您的源代码，并在您构建/编译项目时生成 MSIL。 现在，当您最终运行您的项目时，.NET JIT（即时编译器）就会发挥作用。 JIT 读取您的 MSIL 代码并生成可由 CPU 轻松执行的本机代码（x86 指令）。JIT 读取所有 MSIL 指令并逐行执行它们。

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