Common Intermediate Language и системное программирование в Microsoft.Net. Макаров А.В - 8 стр.

2                          CIL и системное программирование в Microsoft .NET   Введение в архитектуру Microsoft .NET Framework                       3


     Мы будем называть метаинструментами программы, для которых                1.1.2. Предшественники платформы .NET
другие программы выступают в роли данных. Метаинструменты использу-
ются для разработки, тестирования, анализа и преобразования программ.               Многие идеи, которые легли в основу платформы .NET, были разра-
Это могут быть компиляторы, средства быстрой разработки приложений             ботаны задолго до ее появления. В этом разделе мы совершим краткий
(RAD), оптимизаторы, отладчики, верификаторы, профайлеры и т.п. Зна-           экскурс в историю и рассмотрим несколько программных систем, кото-
ния, полученные из этого учебника, вы сможете применять для создания           рые по праву можно считать предшественниками платформы .NET.
метаинструментов, которые работают на платформе .NET.
                                                                               1.1.2.1. UCSD p-System
1.1.1.2. Конструирование компиляторов                                               Операционная система UCSD p-System была разработана в 1978 году
     В структуре практически любого современного компилятора можно             в Калифорнийском университете для учебных целей. Главное ее достоин-
выделить, по крайней мере, две части: «front-end» и «back-end». «Front-        ство заключалось в том, что она могла работать как на компьютерах PDP-
end» осуществляет лексический и синтаксический анализ программы и              11, стоявших в вычислительном центре университета, так и на домашних
переводит программу в некоторое промежуточное представление. А «back-          микрокомпьютерах студентов.
end» на основе этого промежуточного представления генерирует код для                Независимость операционной системы от аппаратной платформы
целевой аппаратной платформы. Между этими двумя частями может на-              достигалась путем введения понятия виртуальной p-машины (p-Machine),
ходиться оптимизатор, анализирующий и преобразующий промежуточное              обладавшей собственным набором инструкций, который назывался p-ко-
представление программы (см. рис. 1.1).                                        дом (p-code). Сама операционная система и все работавшие в ней про-
     В нашем учебнике мы будем рассматривать представление кода в ви-          граммы были закодированы на p-коде, поэтому для того чтобы запустить
де графа потока управления, узлы которого соответствуют инструкциям            их на новой аппаратной платформе, требовалось всего лишь реализовать
языка, а ребра обозначают передачу управления между ними. Такое пред-          для этой платформы интерпретатор p-кода.
ставление можно использовать в качестве промежуточного представления                Виртуальная p-машина была похожа на обычный компьютер и обла-
кода в компиляторе.                                                            дала процессором и памятью. Программы хранились в памяти машины
                                                                               вместе с данными, а все вычисления выполнялись через расположенный в
                            Промежуточное                                      памяти стек. Виртуальный процессор содержал пять регистров, один из ко-
                            представление                                      торых использовался для хранения адреса текущей выполняемой инструк-
      Front-end         (возможно, граф потока             Back-end            ции (program counter – PC), а остальные обеспечивали работу со стеком.
                             управления)                                            Платформа .NET использует похожую схему обеспечения независи-
                                                                               мости программ от аппаратной платформы. Все программы, работающие
                                                                               на платформе .NET, закодированы на языке CIL (Common Intermediate
                                                                               Language), который представляет собой набор инструкций некой абст-
                             Оптимизатор                                       рактной стековой машины. Основное отличие UCSD p-System от .NET за-
                                                                               ключается в принципах выполнения программ. Программы, закодирован-
                                                                               ные в p-коде, непосредственно выполнялись интерпретатором, тогда как
    Рис. 1.1. Структура современного компилятора                               программы на CIL перед выполнением транслируются в код для конкрет-
                                                                               ного процессора специальным компилятором.
     Резюмируя вышесказанное, можно сказать, что в большинстве учеб-
ников и учебных курсов, посвященных разработке компиляторов, основное          1.1.2.2. Технология ANDF
внимание уделяется алгоритмам лексического и синтаксического анализа,               Технология ANDF (Architectural Neutral Distribution Format) была
то есть они учат в основном программированию «front-end'ов». В нашем           разработана в первой половине 1990-х годов в OSF (Open Software
учебнике мы концентрируем внимание на архитектуре и языке целевой              Foundation) для увеличения переносимости программного обеспечения.
платформы (.NET), а также изучаем работу с графами потоков управления.         Смысл технологии заключается в разделении процесса компиляции про-
Это означает, что мы ориентируемся на программирование «back-end'ов».          грамм на две разнесенные во времени и пространстве фазы: