CS代码编译成IL

• cs代码编译之后将生成元数据和IL，并组成托管模块（Module）的基本单元。
• 多个托管模块组成程序集，其实还包括一定的资源文件，例如图标、图片、文本信息等。
• 程序集或者可执行文件是逻辑组织的基本单元，符合基本的Windows PE文件格式，可以被x86或者x64 Windows直接加载执行。

一个或者多个模块，再加上资源文件就形成了程序集（Assembly），作为逻辑组织的基本单元

仅仅从粗粒度对程序集的基本组成有个大致的了解，实际上程序集中包含了更复杂的结构和要素，例如PE Signature、Managed Resources、Strong Name Signature Hash，其中最核心的要素则体现在图中。

• 程序集清单（MANIFEST）包含了程序集的自描述信息，主要包含AssemblyDef、FileDef、ManifestResourceDef和ExportedTypeDef，在反编译选项中MANIFEST包含了详细的内容。本书4.1节“从Hello，world开始认识IL”对其有过详细的描述，在此不再赘述。
• PE文件头，标准Windows PE头文件（PE32或PE32+），PE文件的基本信息，例如文件类型、创建时间、本地CPU信息等。
• CLR头，包含CLR版本、模块元数据、资源等信息。
• 元数据。
• IL。
• 资源文件。
  
  Class Two 编译后的IL代码

元数据

元数据，就是描述数据的数据。这一概念并非CLR之独创，Metadata存在于任何对数据和数据关系的描述中，例如程序集清单信息也被称为程序集元数据。另外，一个完备的平台性系统（例如，Microsoft Dynamic CRM系统），基于功能性和扩展性的考量，也往往具有自定义的元数据系统，以描述其类型、界面、关系还有配置等基础信息。

.NET是基于面向对象的，所以元数据描述的主要目标就是面向对象的基本元素：类、类型、属性、方法、字段、参数、特性等，主要包括：
●定义表，描述了源代码中定义的类型和成员信息，主要包括：TypeDef、MehodDef、FieldDef、ModuleDef、PropertyDef等。
●引用表，描述了源代码中引用的类型和成员信息，引用元素可以是同一程序集的其他模块，也可以是不同程序集的模块，主要包括：AssemblyRef、TypeRef、ModuleRef、MethodsRef等。
●指针表，使用指针表引用未知代码，主要包括：MethodPtr、FieldPtr、ParamPtr等。
●堆，以stream的形式保存的信息堆，主要包括：#String、#Blob、#US、#GUIDe等。

元数据是保存了类型的编译后数据，是.NET程序运行的基础，我们可以在运行时动态地以反射的方式获取元数据信息，而这些信息在.NET Framework中以System.Type、MethodInfo等封装。

元数据表类似数据库表，有主键和Sechema，元数据表以RID（表索引）和元-元数据表示类同的概念。

IL

IL，又称为CIL或者MSIL，翻译为中文就是中间语言，由ECMA组织（Standard ECMA-335）提供完整的定义和规范。顾名思义，任何与CLR兼容的编译器所生成的都是中间语言代码，这是实现CLR跨语言的基础结构之一。IL就像一座桥梁，其指令集独立于CPU指令而存在，可以由JIT编译器在运行时翻译为本地代码执行，连接了任何遵守CLS规范的高级语言，为.NET平台提供了最基本的支持。

Metadata描述了静态的结构，而IL阐释了动态的执行。

IL引用元数据

IL代码是通过一个4字节大小的地址引用元数据表的。该引用被称为元数据符号（Metadata Token，也就是记录元数据表的位置信息）。

元数据第一个字节表示引用的元数据表，而其余三个字节则表示在相应元数据表中的记录，例如06000003表示引用了MethodDef（06）表的000003项Main方法。

可以通过Type的MetadataToken属性在运行时反射获取类型的元数据符号

元数据和IL在JIT编译时

CLR最终执行的只有本地机器码，所以JIT编译的作用是在运行时将IL代码解析为机器码执行。
首先，IL是基于栈执行的，执行方法调用时，方法参数、局部变量还有返回值等被分配于栈上，并执行其调用过程，既然是关注JIT编译时，我们自然而然将关注方法的执行，因为JIT编译是以执行方法调用而触发的。


以该例而言，执行Main方法调用时，同时伴随着对于Three实例的创建和相应类型信息的加载。类型加载一定是在实例创建之前完成的，也就是我们常常提起的方法表创建。类型加载是由class loader负责执行的，其过程简而言之就是从元数据表中获取相应的类型信息，创建方法表（包含CORINFO_CLASS_STRUCT结构），其结构主要包括非虚方法表和虚方法表，按照继承的虚方法、新引入的虚方法、实例方法和静态方法的顺序排列，以类Three类型为例其CORINFO_CLASS_STRUCT结构可以表示如图所示的形式。

ClassLoader进行类型加载，从元数据表中获取类型信息 -> 创建方法表 -> 创建实例

执行细则

1. class loader从TypeDef元数据表加载相关元数据信息，包括当前类型、继承层次的所有父类和实现的接口元数据，根据这些信息建立CORINFO_CLASS_STRUCT结构
   Class Loader是CLR提供的基本组件之一，作用正像其名称所宣扬的那样，load一个Class给CLR，class loader将Metadata和IL从PE文件中取出，并加载到运行时内存，简单地说就是我们下面要介绍的全过程缩影。

2. 加载之后，方法执行之前的CORINFO_CLASS_STRUCT中所有的方法表槽都保存了方法应该执行的行为逻辑，这些信息保存在被称为方法描述（MethodsDesc）的结构中，而MethodDesc则被初始化为指向IL代码，同时还包含一个指向触发JIT编译的PreJitStub地址，如图所示。

3. 任何方法第一次执行时都会首先触发执行JIT编译，JIT的主要工作就是将IL代码翻译为Native Code，并插入指向Native Code的jmp指令地址覆盖原来的Call JIT Compiler指令

4. 当该方法再次被执行时，因为MethodDesc中保存了机器码地址，以后的执行将不会执行JIT编译过程而直接执行x86(X64)机器码，实现整个执行过程。