[C++/CLI編程寶典][5]編譯與反組譯碼

 

通過上次的第一個簡單的C++/CLI執行個體，我們已經對C++/CLI的基本文法有了一定的認識，一些新的關鍵字也混了個眼熟。其實如果你有ISOC++背景，瞭解一些.NET相關概念，且使用VS2008 IDE開發的話，相信到現在你已經可以使用C++/CLI寫一些簡單的小程式了。本次繼續上次的sample來深入瞭解它的編譯和反編譯。 

1）編譯

在安裝了VS2008或WinSDK後，我們就擁有了很多的工具，其中Cl.exe就是用來編譯C++代碼的，對於Cl.exe的很多的選項可以查看msdn。這裡結合上次的執行個體瞭解常用的選項，我們使用cl.exe /clr main.cpp來編譯上次的執行個體，其中/clr選項表明要編譯為託管的IL中間代碼，因為我們知道ISOC++是可以直接編譯為本地代碼，main.cpp是我們要編譯的C++檔案名稱，其他的選項沒有顯式指定，使用預設。在執行次命令後會在與main.cpp相同的目錄下產生main.obj和main.exe，且此時的main.exe是IL中間代碼。編譯過程如：

 

2）JIT編譯

在上面我們看到main.cpp被編譯串連後產生main.exe，我們知道exe是windows的可執行檔，但是上面的exe與我們傳統的exe有所不同，這裡的main.exe為IL中繼語言的（IL中繼語言我們可以先認為是一種進階的彙編語），它離真正的組合語言還有一節距離，那麼為什麼IL中繼語言的exe能夠執行呢，這就要歸功於.NET的虛擬機器機制，當IL中繼語言的exe啟動並執行時候其實是要依賴於CLR先編譯為真正的彙編代碼的，然後再運行。

當IL中繼語言的exe直接發布以後，使用者第一次執行，會將IL中繼語言編譯為真正的彙編，我們將這個過程稱為JIT（just in time）編譯，JIT 編譯考慮了在執行過程中某些代碼可能永遠不會被調用的事實。它不是耗費時間和記憶體將可移植可執行 (PE) 檔案中的所有 MSIL 都轉換為機器碼，而是在執行期間根據需要轉換 MSIL 並將產生的機器碼儲存在記憶體中，以供該進程上下文中的後續調用訪問。在載入並初始化類型時，載入程式將建立存根 (stub) 並將其附加到該類型的每個方法中。當首次調用某個方法時，存根 (stub) 會將控制權交給 JIT 編譯器，後者會將該方法的 MSIL 轉換為機器碼，並修改存根 (stub) 以使其直接指向產生的機器碼。這樣，對 JIT 編譯的方法的後續調用將直接轉到該機器碼。

當然微軟也發布了NGen.exe工具，你可以在安裝過程中使用此工具將IL語言的exe先轉化為真正的彙編代碼，這樣exe就和我們傳統的exe一樣了，沒有運行時的第一次編譯了。使用Ngen.exe編譯後，產生了本機映像（包含經編譯的特定於處理器的機器代碼的檔案），並將它們安裝到本機電腦上的本機映像緩衝中。運行庫CLR從緩衝中使用本機映像，而不是使用即時 (JIT) 編譯器編譯原始程式集。最好是把.dll ngen了，而不是exe，因為.exe的執行是由作業系統啟動的，作業系統先通過EXE內部的一個固定函數啟動clr，再將控制權交給CLR。下面是使用NGen.exe來產生main.exe的本地映像的執行個體：

 

 

3) JIT與NGen.exe比較

JIT運行時編譯，NGen.exe在運行前編譯；JIT每次編譯需要的方法，NGen.exe一次編譯整個程式集；JIT將編譯後存在記憶體中，NGen.exe編譯後持久地儲存在本地的磁碟上；JIT 編譯器產生的程式碼會綁定到觸發編譯的進程上，不能多進程間共用，NGen.exe可以多進程間共用已經編譯好的代碼。

4）反IL中繼語言

C++/CLi是架構於CLI之上，使用IL作為中間抽象層，我們的C++/CLI代碼被編譯為IL中繼語言，從IL中繼語言到底層的彙編CLR幫我們做好了，對於我們開發人員就像是系統的底層提升到了IL中繼語言層，所以我們只要關心到IL中繼語言就好了，而IL中繼語言又跟我們的進階語言非常相似，大大降低了我們理解底層的難度。所以標題中提到的反組譯碼，現在就轉為了反IL中繼語言了，下面使用另一個工具ildasm.exe來將剛才的main.exe反IL中繼語言，使用命令ildasm main.exe如：

運行命令後開啟ildasm視窗如下：

 

在ildasm視窗中，我們看到我們NativeClass,ValueStruct和RefClass的定義，這些就是CLI的IL中繼語言。下節深入編譯後的IL中繼語言！

完！