Промежуточный язык Microsoft (IL) очевидно играет фундаментальную роль в среде .NET. Как разработчики C#, мы теперь понимаем, что перед тем, как запуститься на выполнение, наш код C# компилируется в IL. Важнейшие свойства IL могут быть сформулированы следующим образом:
- Обьектная ориентированность и применение интерфейсов.
- Строгое различие между типами значений и типами ссылок.
- Строгая типизация данных.
- Обработка ошибок через использование исключений.
- Использование атрибутов.
Поддержка обьектной ориентации и интерфейсов
Независимость .NET от языка имеет некоторые практические ограничения. IL неизбежно должен воплощать некоторую определенную методологию программирования, а это означает, что исходный язык также должен быть совместим с этой методологией. Принципы, которым руководствовалась Microsoft при создании IL: классическое обьектно-ориентированное программирование с реализацией одиночного наследования классов. В дополнение к классической обьектной ориентации IL также вводит понятие интерфейсов, которые впервые были реализованы под Windows с COM.
Одна из проблем межьязыкового взамодействия была в том, что отлаживать компоненты, написанные на разных языках, приходилось независимо друг от друга. Невозможно было в отладчике переходить от одного языка к другому. Поэтому в действительности под способностью языкового взаимодействия мы подразумеваем возможность для классов, написанных на одном языке, напрямую обращаться к классам написанным на другом языке. В частности:
- Класс, написанный на одном языке, может быть унаследован от класса, реализованного на другом.
- Класс может содержать экземпляр другого класса, независимо от того, на каких языках написан каждый из них.
- Обьект может вызывать методы другого обьекта, написанного на другом языке.
- Обьекты (или ссылки на обьекты) могут передаваться между методами.
- При вызове методов между языками можно шагать в отладчике по вызовам, даже если это означает необходимость перемещения между фрагментами исходного кода, написанными на различных языках.
Все это достаточно амбициозные цели, но как ни удивительно, благодаря .NET и IL, они были достигнуты. В случае перемещений между методами в отладчике эта возможность обеспечивается интеграционной средой разработки Visual Studio .NET, а не самой CLR.
Строгая типизация данных
Один из наиболее важных аспектов IL состоит в том, что он основан на исключительно строгой типизации данных. Это значит, что все переменные имеют четко определенный конкретный тим данных. В частности, IL обычно не допускает никаких действий, которые дают в результате неопределенные типы данных.
Хотя обеспечение безопасности типов может поначалу принести ущерб производительности, все же во многих случаях преимущества, полученные от служб, проедоставляемых .NET, полагающиеся на безопасность типов, намного превышают потери от некоторого снижения производительности. Эти службы включают следующие аспекты:
- Способность межьязыкового взаимодействия.
- Сборка мусора.
- Безопасность.
- Домены приложений.
Общая система типов (CTS)
Вопрос с типами данных решается в .NET за счет применения общей системы типов (Common Type System - CTS). CTS описывает предопределенные типы данных, которые доступны в IL, поэтому все языки, ориентированные на среду .NET, генерируют компилированный код, который в конечном итоге базируется на этих типах.
CTS описывет не просто примитивные типы данних, а целую богатую иерархию типов, включающую хорошо определенные точки, в которых код может определять свои собственные типы. Иерархическая структура общей системы типов (CTS) отражает обьектно-ориентированную методологию одиночного наследования IL и показана в таблице.
Таблица1. Описание типов
|
Тип |
Значение |
| Тип | Базовый класс, представляющий тип. |
| Типы значений | Базовый класс, проедставляющий любой тип значений. |
| Ссылочные типы | Любые типы, которые доступны по ссылке и хранятся в куче. |
| Встроенные типы значений | Включают большинство стандартных примитивных типов, представляющих числа, булевские значения или символы. |
| Перечисления | Наборы перечисляемых значений. |
| Пользовательские типы значений | Типы, которые определены в исходном коде и сохраняются как типы значений. В терминологии C# это означает любые структуры. |
| Интерфейсные типы | Интерфейсы. |
| Типы указателей | Указатели. |
| Самодокументированные типы | Типы данных, которые представляют информацию о себе, пролезную для сборщика мусора. |
| Массивы | Любой тип, содержащий массив обьектов. |
| Типы классов | Самодокументированные типы, но не массивы. |
| Делегаты | Типы, предназначенные для хранения ссылок на методы. |
| Пользовательские ссылочные типы | Типы, определенные в исходном коде и сохраняемые как ссылочные. В терминологии C# это любые классы. |
| Упакованные типы значений | Типы значений, временно помещенные в ссылки, благодаря чему могут сохраняться в куче. |
Общая спецификация языка (CLS)
Общая спецификация языка (CLS) работает вместе с CTS для обеспечения языкового взаимодействия. CLS - это набор минимальных стандартов, которых должны придерживаться все компиляторы, ориентированные на .NET. Поскольку IL - очень богатый язык, разработчики большинства компиляторов предпочитают ограничивать возможности конкретного компилятора поддержкой только подмножества средств IL и CTS. Это нормально до тех пор, пока компилятор поддерживает все, что определено в CTS.
Вполне допустимо писать код, не совместимый с CLS. Однако в этом случает не гарантируется, что скомпилированный IL-код будет полностью способным к взаимодействию.
Например, возьмем чувствительность к регистру. IL - зависим от регистра. Разработчики, которые пишут на языках, чувствительных к регистру, широко используют гибкость, которую обеспечивает зависимость от регистра при выборе имен переменных. Однако Visual Basic 2005 не зависит от регистра. CLS обходит эту проблему, указывая, что любой CLS-совместимый код не должен включать никаких пар имен, отличающихся только регистром. Таким образом, код Visual Basic 2005 может работать с CLS-совместимым кодом. Этот пример иллюстртует, что CLS работает двумя способами. Во-первых, это значи, что индивидуальные компиляторы недостаточно мощны, чтобы поддерживать все возможности .NET - это представляет сложность для разработчиков компиляторов других языков программирования, нацеленных на .NET. Во-вторых, это дает гарантии того, что если вы ограничите классы лишь CLS-совместимыми средствами, то код написанный на любом другом языке программирования, сможет использовать эти ваши классы.
Изящество этой идеи в том, что ограничения в применении CLS-совместимых средств налагаются только на общедоступные и защищенные члены классов и на общедоступные классы. В пределах приватной реализации ваших классов вы вольны писать любой несовместимый с CLS код, поскольку код из других сборок в любом случае не имеет доступа к этой части вашего кода.
Мы не будем здесь погружаться в подробности спецификации CLS. В общем случае CLS не особенно задевает ваш код C#, поскольку в C# имеется не так уж много средств, не совместимых с CLS.