В текущей главе будет предложен краткий экскурс по родному языку платформы .NET Core. Здесь вы узнаете о различиях между директивой, атрибутом и кодом операции CIL. Затем вы ознакомитесь с ролью возвратного проектирования сборок .NET Core и разнообразных инструментов программирования на CIL. Остаток главы посвящен основам определения пространств имен, типов и членов с использованием грамматики CIL. В завершение главы исследуется роль пространства имен System.Reflection.Emit и объясняется, как можно динамически конструировать сборки (с помощью инструкций CIL) во время выполнения.
Конечно, необходимость работать с низкоуровневым кодом CIL на повседневной основе будет возникать только у очень немногих программистов. Плава начинается с описания причин, по которым изучение синтаксиса и семантики такого языка .NET Core может оказаться полезным.
Причины для изучения грамматики языка CIL
Язык CIL является истинным родным языком платформы .NET Core. При построении сборки .NET с помощью выбранного управляемого языка (С#, VB, F# и т.д.) соответствующий компилятор транслирует исходный код в инструкции CIL. Подобно любому языку программирования CIL предлагает многочисленные лексемы, связанные со структурированием и реализацией. Поскольку CIL представляет собой просто еще один язык программирования .NET Core, не должен вызывать удивление тот факт, что сборки .NET Core можно создавать прямо на CIL и компилировать их посредством компилятора CIL (ilasm.exe).
На заметку! Как было указано в главе 1, ни ildasm.exe, ни ilasm.exe не поставляется вместе с исполняющей средой .NET 5. Получить эти инструменты можно двумя способами. Первый способ — скомпилировать .NET 5 Runtime из исходного кода, находящегося по ссылке https://github.com/dotnet/runtime. Второй и более простой способ загрузить желаемую версию из www.nuget.org. Инструмент ildasm.exe в хранилище NuGet доступен по ссылке https://www.nuget.org/packages/Microsoft.NETCore.ILDAsm/, а ilasm.exe — по ссылке https://www.nuget.org/packages/Microsoft.NETCore.lLAsm/. Убедитесь в том, что выбрали корректную версию (для данной книги необходима версия 5.0.0 или выше). Добавьте NuGet-пакеты ILDasm и lLAsm в свой проект с помощью следующих команд:
dotnet add package Microsoft.NETCore.ILDAsm --version 5.0.0
dotnet add package Microsoft.NETCore.ILAsm --version 5.0.0
Команды на самом деле не добавляют ildasm.exe или ilasm.exe в ваш проект, а помещают их в папку пакетов (в среде Windows):
%userprofile%.nugetpackagesmicrosoft.netcore.ilasm5.0.0runtimesnative
%userprofile%.nugetpackagesmicrosoft.netcore.ildasm5.0.0runtimesnative
Кроме того, оба инструмента версии 5.0.0 включены в папку Chapter_19 внутри хранилища GitHub для настоящей книги.
Хотя и верно утверждение о том, что построением полного приложения .NET Core прямо на CIL занимаются лишь немногие программисты (если вообще такие есть), изучение этого языка все равно является чрезвычайно интересным занятием. Попросту говоря, чем лучше вы понимаете грамматику CIL, тем больше способны погрузиться в мир расширенной разработки приложений .NET Core. Обратившись к конкретным примерам, можно утверждать, что разработчики, разбирающиеся в CIL, обладают следующими навыками.
(window.adrunTag = window.adrunTag || []).push({v: 1, el: 'adrun-4-390', c: 4, b: 390})
• Умеют дизассемблировать существующую сборку .NET Core, редактировать код CIL в ней и заново компилировать модифицированную кодовую базу в обновленный двоичный файл .NET Core. Скажем, некоторые сценарии могут требовать изменения кода CIL для взаимодействия с расширенными средствами СОМ.
• Умеют строить динамические сборки с применением пространства имен System.Reflection.Emit. Данный API-интерфейс позволяет генерировать в памяти сборку .NET Core, которая дополнительно может быть сохранена на диск. Это полезный прием для разработчиков инструментов, которым необходимо генерировать сборки на лету.
• Понимают аспекты CTS, которые не поддерживаются высокоуровневыми управляемыми языками, но существуют на уровне CIL. На самом деле CIL является единственным языком .NET Core, который позволяет получать доступ ко всем аспектам CTS. Например, за счет использования низкоуровневого кода CIL появляется возможность определения членов и полей глобального уровня (которые не разрешены в С#).
Ради полной ясности нужно еще раз подчеркнуть, что овладеть мастерством работы с языком C# и библиотеками базовых классов .NET Core можно и без изучения деталей кода CIL. Во многих отношениях знание CIL аналогично знанию языка ассемблера программистом на С (и C++).Те, кто разбирается в низкоуровневых деталях, способны создавать более совершенные решения поставленных задач и глубже понимают лежащую в основе среду программирования (и выполнения). Словом, если вы готовы принять вызов, тогда давайте приступим к исследованию внутренних деталей CIL.
На заметку! Имейте в виду, что эта глава не планировалась быть всеобъемлющим руководством по синтаксису и семантике CIL.
Директивы, атрибуты и коды операций CIL
Когда вы начинаете изучение низкоуровневых языков, таких как CIL, то гарантированно встретите новые (и часто пугающие) названия для знакомых концепций. Например, к этому моменту приведенный ниже набор элементов вы почти наверняка посчитаете ключевыми словами языка C# (и это правильно):
{new, public, this, base, get, set, explicit, unsafe, enum, operator, partial}
Тем не менее, внимательнее присмотревшись к элементам набора, вы сможете заметить, что хотя каждый из них действительно является ключевым словом С#, он имеет радикально отличающуюся семантику Скажем, ключевое слово enum определяет производный от System.Enum тип, а ключевые слова this и base позволяют ссылаться на текущий объект и его родительский класс. Ключевое слово unsafe применяется для установления блока кода, который не может напрямую отслеживаться средой CLR, а ключевое слово operator дает возможность создать скрытый (специально именованный) метод, который будет вызываться, когда используется специфическая операция C# (такая как знак "плюс").
По разительному контрасту с высокоуровневым языком вроде C# в CIL не просто определен общий набор ключевых слов сам по себе. Напротив, набор лексем, распознаваемых компилятором CIL, подразделяется на следующие три обширные категории, основываясь на их семантике:
• директивы CIL;
• атрибуты CIL;
• коды операций CIL.
Лексемы CIL каждой категории выражаются с применением отдельного синтаксиса и комбинируются для построения допустимой сборки .NET Core.
