Платформа Microsoft. NET

Критерий оценки
Оценка за полугодие – часть годовой
Посещаемость лекций
(>=50%, min 7)
Зачёт по спецсеминару (у кого есть семинар)
Устный экзамен

Темы курса
Обзор платформы Microsoft.NET
Обзор .NET Framework
Обзор C#
Windows Forms
ADO.NET
ASP.NET
Веб-сервисы и SOA
Перспективные технологии Microsoft.NET
Бонусные лекции (если успеем)

Лекция 1: Обзор .NET Framework
Архитектура .NET
Common Language Runtime
MSIL
Framework Class Library

Откуда есть пошел .NET
COM
Мудрость веков
Java
.NET

Languages C#, VB.NET, J#*, C++
Source
Code
Compilers C#, VB.NET, J#, C++
.NET Compilers
IL and Metadata
Execution Engine
Executable
File
Runtime
Общая идея архитектуры .NET
Концептуально .NET представляет собой единение основных идей, лежащих в основе Java и COM.
*J# больше нет

JIT-компиляция
Just in time compilation – компиляция во время исполнения
Переводит команды IL в инструкции конкретной машины
Компиляция происходит на уровне отдельных методов
Компиляция происходит только при первом обращении к коду
Если у вас на всё хватает времени, то либо у вас много времени, либо маленькое всё

JIT-компиляторы:
С оптимизациями
Без оптимизаций
Платформы с ограниченными ресурсами: только упрощенный JIT-компилятор, так как он требует меньше памяти/времени
JIT-компиляция (продолжение)

Схема трансляции в .NET
Source code

Лекция 2: Обзор .NET Framework
Архитектура .NET
Common Language Runtime
MSIL
Framework Class Library

Многоязычные приложения
Совместная работа программ на различных языках обеспечивается следующим:
Общая управляемая среда (CLI)
Общая система типов (CTS)
Общеязыковая спецификация (CLS)
Метаданные (об этом на следующей лекции)

CLI
Common Language Infrastructure – стандарт ECMA/ISO для единой инфраструктуры языков, по которому реализована .NET
Минимальный набор возможностей компилятора, требуемый для работы в .NET
В частности, определение правил для типов, чтобы они были доступны из других CLI-совместимых языков

CTS
Common Type System
Общее определение типов и их поведения:
Примитивные типы, типы-значения и ссылочные
Объектные и интерфейсные типы
Boxing и unboxing
Например, определяется набор видов членов классов, видимостей, правила наследования типов, виртуальных функций и т.п.

CTS
VB
Fortran
CTS и CLS
C#
CLS
Языки .NET (кроме IL) поддерживают только подмножество CTS. Минимальный набор функций, который должны поддерживать все языки, определяется CLS
Внутренние типы могут не удовлетворять CTS

Наведём порядок
CLI – стандарт ECMA 335 (2001 год), стандарт ISO 23271 (2003 год), Microsoft + HP + Intel
CLR – конкретная реализация CLI от MS
CIL и MSIL – стандарт и конкретная реализация промежуточного языка
SSCLI – академическая open-source реализация CLI
Rotor – codename для SSCLI. Поддержаны – Win, FreeBSD, MacOS X

Картинка
CLI
CLR
SSCLI
(Rotor)
CIL
MSIL
Managed execution
Managed code

CLR
VB
Compiler
C++
C#
Assembly
Assembly
Assembly
Operating System Services
MSIL
Common Language Runtime JIT Compiler
Compiler
Compiler
Native-
код
Managed
Code
Managed
Code
Managed
Code
Unmanaged
Code
CLR Services
Исходный текст
CLR обеспечивает исполнение скомпилированного в MSIL приложения
CLR отвечает за сборку мусора
CLR обеспечивает управление версиями

Лекция 2: Обзор .NET Framework
Архитектура .NET
Common Language Runtime
MSIL
Framework Class Library

MSIL
Что такое IL
Пример трансляции в IL
Основные черты IL
Что даёт IL
Ассемблер и дизассемблер IL
IL и интеллектуальная собственность
IL и верификация

Что такое MSIL
Microsoft Intermediate Language (MSIL) является языком ассемблера некоторой виртуальной машины.
Однако реально система команд этой машины переводится в исполняемый код конкретного процессора перед исполнением (так называемая компиляция времени исполнения)
При этом выполняется довольно сложный типовой анализ программы и проверки условий корректности кода

Трансляция в MSIL
Исходный текст на С#
using System;
class Fib // числа Фибоначчи
{
public static void Main (String [] args)
{
int a = 1, b = 1;
for (int i = 1; i != 10; ++ i)
{
Console.WriteLine (a);
int c = a + b;
a = b; b = c;
}
}
}

Трансляция в MSIL
Сгенерированный код (начало)
// объявление имени assembly
.assembly fib as "fib" {
// здесь могут быть параметры assembly
}
.class public Fib
{
.method public static void Main ()
{
.entrypoint // означает начало assembly
// декларация локальных переменных:
.locals (int32 a, int32 b)
ldc.i4.1 // загрузка константы 1
stloc a // сохранение 1 в a (a = 1)
ldc.i4.1
stloc b // аналогично: b = 1
ldc.i4.1 // загрузка 1 на стек
// (счетчик цикла)

Трансляция в MSIL
Сгенерированный код (окончание)
Loop:
ldloc a
call void System.Console::WriteLine(int32) // печать a
ldloc a // stack: 1 a
ldloc b // stack: 1 a b
add // stack: 1 (a+b)
ldloc b
stloc a // a = b
stloc b // b = (a+b)
ldc.i4.1
add // инкремент счетчика
dup
ldc.i4.s 10
bne.un.s Loop // сравнение и переход
// на следующую итерацию
pop // удаление счетчика цикла со стека
ret
}
}

Основные черты MSIL
Машина является стековой, причем стек является статически типизированным
Стек используется, как правило, только для хранения промежуточных результатов
Большинство команд MSIL получают свои аргументы на стеке, удаляют их со стека и помещают вместо них результат(ы) вычисления
Машина является объектно-ориентированной: структура MSIL отражает разбиение кода на классы, методы и т.п.

Что даёт MSIL
Многоплатформенность
Интеграция языков программирования
Возможность отладки многоязыковых приложений
Единая модель обработки ошибок

Ассемблер ILAsm.exe (входит в .NET Framework)
Дизассемблер ILDasm.exe (не входит в .NET Framework, но входит в VS.NET)
Ассемблер и дизассемблер IL
Sample

MSIL и IP
IL – весьма высокоуровневый ассемблер
ILDasm дает возможность восстановить исходный код приложения (включая имена методов)
Способы защиты вашей интеллектуальной собственности:
Использование утилит, «мешающих» имена (DotFuscator, .NET Reactor, CodeVeil)
Размещение части модулей на сервере
Реализация части алгоритмов в неуправляемых модулях (например, C++)

При компиляции IL в команды процессора выполняется верификация (проверка кода на безопасность)
Верификация основывается на метаданных
При обнаружении небезопасного кода возбуждается исключение (System.Security.VerificationException)
Не исполняется для небезопасного кода (например, помеченного с помощью ключевого слова unsafe в C#)
В .NET SDK входит программа PEVerify, которая осуществляет проверку типовой корректности исполняемого модуля
Верификацию можно отключить
MSIL и верификация

Неуправляемый код: может повредить данные другого процесса
Управляемый код: проверено, мин нет
Верифицированные управляемые приложения можно исполнять совместно в рамках одного процесса
MSIL и верификация

Лекция 2: Обзор .NET Framework
Архитектура .NET
Common Language Runtime
MSIL
Framework Class Library

БИБЛИОТЕКА, и, ж.
Учреждение, собирающее и хранящее произведения печати и письменности для общественного пользования, а также осуществляющее справочно-библиографическую работу. Публичная б. Научная, детская б. Передвижная б.
Собрание книг, произведений печати, а также помещение, где они хранятся. Б. учёного. Домашняя б.
Название серии книг, объединённых тематически или по назначению, жанру. Б. путешествий. Б. поэта (поэтическая).

FCL
Содержит несколько тысяч классов, покрывающих всю функциональность WinAPI и не только
Разбита на пространства имен (namespaces)
Cлон – это мышь, выполненная по государственным спецификациям.
Роберт Хайнлайн

Классы FCL (выдержка)

Текущая поддержка .NET
.NET Framework можно бесплатно скачать с сайта Microsoft
Windows 2003 и более поздние: .NET поставляется c ОС. Самый последний .NET (3.5) входит в Windows Server 2008 и Windows 7
Языки: MS – C#, VB.NET, C++ (with Managed Extensions). Десятки реализаций других языков сторонними фирмами
Mono, dotGNU – open source под другие платформы
SSCLI (ROTOR) – доступно с исходными кодами, бесплатно для академических (некоммерческих) целей
.NET 3.5 и Visual Studio 2008 – вышли осенью 2007 и весной 2008 соответственно
http://www.tipsntracks.com/7/the-donet-framework-versions-road-map.html – вся история
Осуществляются наши самые смелые мечты! Может, пора исполняться и несмелым?