Unity C#的底层原理概述

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前言

看到底层二字，会感到很高深，好似下一秒就要踏入深渊。实际上，对于C#底层的理解非常简单，比冒泡排序这种基础算法还要简单。
底层的两种机制：Mono和IL2CPP。

IL2CPP其中的"2"我们念做兔，念做 “to”，含义就是"转为"。xx2yy也就是把xx转为yy。

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IL与IL2CPP

在Unity中使用C#语言的一个重要好处是编译速度快且开发效率高。虽然.NET框架原本只能在Windows上运行，但随着C#被ISO标准化，开发者可以借助CLI实现跨平台兼容。Mono项目就是在这种背景下诞生的，旨在实现跨平台.NET 4.0的完整功能支持。与微软的.NET Framework不同，Mono不仅可以在Windows上运行，还能在Linux、FreeBSD、Unix、OS X等系统上运行，甚至支持一些游戏平台，如Playstation 3、Wii或XBox 360，这使得C#具备了出色的跨平台能力。
Unity脚本也是经过各自的编译器编译成符合CLI规范的中间语言（IL），然后由Mono虚拟机进行解释和执行。

为什么后续增加了IL2CPP机制？
原因有三：
1、维护成本大

维护Mono虚拟机在不同平台上的成本巨大，需要处理各种平台的移植和适配问题。每次新增一个平台，都需要投入大量人力和资源进行移植工作，有时甚至无法完成。特别是对于基于浏览器的平台，如WebGL，移植工作几乎不可能完成。

2、版本受限
许多C#新特性无法支持。

IL2CPP优点：
1、模块化设计：IL2CPP 的架构模块化，使得可以相对容易地对其进行扩展和更新。当 C# 或 .NET Framework 中引入新的特性时，IL2CPP 可以通过更新相应的模块来支持这些新特性。
2、与标准兼容性：IL2CPP 遵循 CLI（Common Language Infrastructure）标准，这意味着只要新的 C# 特性符合 CLI 标准，IL2CPP 就可以支持它们。因此，只要 C# 语言本身引入了新的特性并且符合 CLI 标准，IL2CPP 就可以相应地进行支持。
3、持续更新：Unity 的开发团队会不断地更新 IL2CPP，以确保它能够支持最新的 C# 特性。这意味着当 C# 或 .NET Framework 更新时，Unity 也会相应地更新 IL2CPP，以确保开发者可以使用最新的语言特性。

3、性能优化
运行效率大幅提升（2倍左右）。

Mono将C#语言翻译成IL，而IL2CPP则将IL代码转换回C++代码。这些生成的C++代码会被传递给各个平台的C++编译器，最终编译成可执行的机器码。

IL2CPP将C#代码转换为C++代码，然后再编译成机器码。虽然IL2CPP有自己的虚拟机，但它不执行JIT或者翻译代码，主要用于内存管理。在使用IL2CPP时，程序员不需要担心Mono和IL2CPP之间的内存差异。与Mono类似，IL2CPP也可以在不支持JIT的操作系统中使用，因为它绕过了JIT，将C#代码静态编译成C++代码，最终生成二进制机器码。

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总结

一句话总结，IL2CPP的引入主要是为了解决Mono维护成本高、版本受限以及性能优化等问题。IL2CPP通过将C#代码转换为C++代码，再编译成机器码的方式，实现了跨平台的支持，并且能够更好地适配新的C#特性。