約定

//一個典型的用C#寫就的HelloWorld程序
using System;
class HelloWorld
{
public static void Main()
{
Console.WriteLine("Hello World !");
}
}

我忘記自己第一次用C#向世界問好是在什么時候了，不過可以肯定我已經打過招呼了，那時候用的是beta1版。現在你可以到http://msdn.microsoft.com/downloads/default.asp?url=/downloads/sample.asp?url=/msdn-files/027/000/976/msdncompositedoc.xml去下載.Net Framework Software Development Kit (SDK)的正式版，其中包括了前面提到的.NET Framework， 以及書寫、編譯、測試、開發 .NET Framework 應用程序所需要的一切——文檔、例子、命令行工具和編譯器。安裝之后就可以開發和運行C#程序了，不過一般的建議是：一定要看.Net Framework SDK中所帶的文檔與例子，如果能照著例子再寫一遍那就再好不過了。
當我第一次看到C#代碼的時候，同樣認為它很像Java，一個形象的比喻是：C#和Java是一對雙胞胎，從語法的角度來講，它們共同的父親當然非C++莫屬(請注意，不是VC++)。對于一個學過Java語言的人來說(比如說在下)，要理解這段代碼實在是太容易了：第一行當然是注釋了，C#支持兩種注釋方法，以"http://"開始的單行注釋和以"/*"、"*/"配對使用的多行注釋。第二行(using System)導入了System這個包(在C#中被稱之為名字空間，Namespace)，可以讓我們方便的調用Microsoft.Net基類庫System中的所有類，在此例中使用了System名字空間中的"Console"類，用于在控制臺窗口輸出程序運行結果。如前所述，C#并沒有內置的輸入輸出語句，所有需實現的功能都完全來自于.Net基類庫。這一句的作用就是告訴編譯器去哪里尋找Console類以便調用。
接下來聲明了一個類HelloWorld，這個類中有一個特殊的方法Main()，每個可執行文件都需要有一個入口點，在C#中，這個入口點就是Main()方法，此方法將在程序啟動時被調用。在這個方法中，Console是在命名空間System下的一個類，它表示的是控制臺。這里調用其靜態方法WriteLine()。如同C++一樣，靜態方法允許我們直接作用于類而非實例對象。WriteLine()函數接受字符串類型的參數"Hello World !"，并把它送入控制臺顯示。如前所述，C#沒有自己的類庫，它直接獲取Microsoft.NET系統類庫。在這里正是通過獲取Microsoft.NET系統類庫中的System.Console.WriteLine()來完成我們想要的控制臺輸出操作。現在使用記事本來編寫這段代碼，并將它的文件名保存為HelloWorld.cs，其中".cs"是C#源代碼文件的擴展名。然后在配置好C#編譯器的命令行環境里鍵入"csc HelloWorld.cs"編譯文件。可以看到編譯輸出文件HelloWorld.exe。鍵入HelloWorld執行這個文件可得到下面的輸出：

Hello World !

這就是第一個C#的程序，我們使用csc.exe來編譯它，對于這個C#編譯器，有如下說明：
1.　它是隨.Net Framework SDK免費發布的，可以在DOS命令行被調用
2.　它的使用方法如下：
　　csc SourceFile.cs /out:TargetFile.exe
　　如果不使用輸出參數指定目標文件名，則默認輸出為源文件名
3.　一般情況下，它在系統文件夾(Windows或WinNT)下的Microsoft.NET\Framework\v1.0.3705文件夾內
4.　如果你安裝了VS.Net，從Visual Studio.NET Tools項目組中可以激活Visual Studio.NET　Command Prompt窗口，這是一個配置好C#編譯器的命令行環境
5.　使用csc.exe編譯后的C#程序并不是機器代碼(盡管擁有.exe的后綴名)。如前所述，C#程序只是被編譯成了MSIL代碼。

C#編譯器(csc.exe)編譯后的文件并不是一個嚴格意義上的可執行文件(并不包含機器代碼)，而是一個PE（portable executable）格式的文件，雖然它同樣擁有.exe的后綴名。在這個PE文件中也不僅僅只包含中間語言，在其中還包含有元數據(Metadata)和一個由編譯器添加的目標平臺的標準可執行文件頭。

中間語言，確切地說，應該稱為微軟中間語言(Microsoft Intermediate Language，MSIL)，是由微軟定義的一種界于源代碼與機器碼之間的一種語言。在CLR中，它首先會由特定的語言編譯器將其包裝成exe格式的偽代碼(P代碼)。再由特定的編譯器將其轉換為本地代碼執行。對于微軟中間語言，一個形象的比喻是：如果CLR是操作系統的話，那么微軟中間語言就是.Net平臺上的ASM匯編語言。它比大多數 CPU 機器語言更為高級，比如它可以理解對象類型，并具有創建和初始化對象、調用關于對象的虛擬方法以及直接操作處理數組元素的指令。它甚至還具有發現和捕獲異常情況用于錯誤處理的指令。

元數據(Metadata)和MSIL共同存在于編譯好的程序文件之中，描述了此程序包含的類型的定義、各種類型的簽名及其它一些數據，相當于以前的類型庫(Type Library)，同時也記載了此程序所引用到的其它外部類。元數據的主要作用是將與代碼有關的更多的信息提供給CLR。基本上，元數據用于如下各項任務：用于表示CLR用途的信息，如定位和裝載類、內存中這些類的實例、解決調用、翻譯IL為原始碼、加強安全并設置運行時上下文邊界。

一個由C#語言寫就的源碼文件在CLR環境中執行的過程是這樣的：首先由C#編譯器編譯成包含了中間語言和元數據的PE文件，當我們在系統中調用這個文件時，CLR會啟動一個編譯器再將這個PE文件包含的MSIL代碼轉換成為托管的本地代碼。轉換MSIL代碼為本地碼的這個編譯器就叫做JIT編譯器(Just In Time，JITer)。請注意它并不是前面我們用到的C#編譯器。
現在讓我們看看JIT編譯器是如何工作的：當PE文件被調用時，JIE編譯器將其分解為MSIL和元數據，這時候MSIL并不直接讓.Net去調用本地的系統接口，而是指定.Net系統去編譯連接那些需要的CLR　DLL，編譯出百分之百的本地代碼。整個的過程如下：
當一個類型被裝載時，裝載器創建一個存根(stub)，并使它與類型的每一個方法相連接。當一個方法第一次被調用時，存根把控制交給JITer。JITer把MSIL編譯為本地代碼，并且把存根指針指向緩沖本地代碼。已經被JITer編譯的方法隨后就直接調用已經產生的本地代碼，減少了JITer編譯和執行代碼的時間。可以看到，JITer并不會一次性的將所有的MSIL都編譯為本地代碼，而是在我們需要時才即時編譯，也就是說，有些代碼可能從來都沒有被編譯過。很明顯這樣做的好處是既保證了運行期的安全性，又不會損失太多的效率。

這就是一個C#程序執行時的步驟。整個過程是這樣的：
1) 由C#編譯器將源代碼編譯為中間語言
2) 裝入托管代碼，這包括解決內存中的名字、表層類(laying out classes )，并且創建JIT編譯所必需的存根。通過執行經常性校驗，包括加強一些訪問規則，類裝載器同樣也增強了安全性
3) 用JITer將 IL轉換成原始代碼
4) 裝入元數據、校驗類型安全和方法的完整性
5) 垃圾收集(GC)和異常處理
6) 描繪和查錯服務
7) 管理線程和上下文以及遠程管理。

不必全部理解這些概念，在以后的學習中將會一一的體會到它們的精彩，現在你需要做的(如果你還沒這么干過的話)，是找到ildasm.exe這個文件(一般情況下，它會和csc.exe在同一文件夾中)。顧名思義，這是一個MSIL的反匯編程序(.Net Framework IL Disassembler)，在命令行窗口下輸入ildasm helloworld.exe /out=helloworld.il就會得到兩個文件：helloworld.il和helloworld.res。前者包括了反編譯出來的元數據和MSIL代碼，后者則是提取的資源文件。用記事本打開helloworld.il文件，可以看到它定義并實現了一個繼承自System.Object 的HelloWorld類及兩個函數：Main()和.ctor()。其中.ctor()是HelloWorld類的構造函數。在這個文件中還包括元數據和其它有關的信息。如果你覺得這樣不夠直觀的話，可以在命令行窗口鍵入ildasm helloworld.exe，這樣就可以啟動ILDASM 窗口并向我們展示出反編譯后的helloworld.exe文件。

請仔細將這些代碼看上幾遍，現在理解全部這些內容并不重要，但是希望你也能看一下文件中的元數據，這其中包含所有 Runtime 和編譯器需要的有關程序集及其模塊、類型和成員（如方法）的信息。

行文至此，我想談一下學習。如你所知，在我們所處的環境中，學習總意味著是一個痛苦的過程，學習一種新知識好像總是為了自己的某種需求，我并不認為這樣有什么不對，但我總覺著，除了拿到高薪和受人尊敬外，學習還應該帶給我們更多的快樂。有些知識我們現在也許用不著，比如前面談到的一些內容，但是我們了解了，就是一件值得高興的事。

智慧本身就是好的，有一天我們都會死去，追求智慧的道路還會有人在走著。死掉以后的事我看不到。但在我活著的時候，想到這件事，心里就高興。 ——王小波

今天是2002年4月7號，再過三天就是王小波的忌日了，不知道有多少人還會記得這個日子，還會記得這個人。本文的最后，我向大家推薦小波的作品——每一個心智成熟的人都應該讀一讀小波的文字。在他的雜文隨筆集《沉默的大多數》中有一句話談到了他作為程序員的一面：
“今晚不把這段Ｃ++調通，老子就不睡了！”

>>>未完，待續...