.Net8的AOT引導程序BootStrap

前言

.Net8的本地預編機器碼AOT，它幾乎進行了100%的自舉。微軟爲了擺脫C++的鉗制，做了很多努力。也就是代碼幾乎是用C#重寫，包括了虛擬機，GC，內存模型等等。而需要C++做的，也就僅僅是引導程序，本篇通過代碼來看下這段至關重要的引導程序的運作模式。原文:.Net8的AOT引導程序BootStrap

概括

所謂的引導程序，也就是引導被ILC生成的目標文件編譯成可執行文件，然後在相應的平臺上(MacoS/Linux/Win)進行二進制執行。這裏以微軟自家的Windows平臺爲例來剖析下這段引導程序。

引導程序分爲兩個階段，其一初始化運行時，其二運行託管的Main入口代碼。分別看下，最後就是代碼展示了。

1.實例化運行時
這個很好理解，你如果需要運行.Net程序那麼必須有一個運行的環境，第一步就是初始化這個運行環境。它主要包括以下步驟:
一：環境變量的初始化
環境變量的初始化主要是指設置的環境變量，對於GC或者JIT的控制。在這裏進行一個初始化和區分。比如開啓了了內存映射的環境變量
DOTNET_EnableWriteXorExecute=1.它就是此時被AOT識別並進行區分。
二：註冊AOT的模塊
AOT程序需要用到哪些模塊，比如

Runtime.WorkstationGC.lib
System.Globalization.Native.Aot.lib
System.IO.Compression.Native.Aot.lib
eventpipe-disabled.lib
Runtime.VxsortDisabled.lib

等一些模塊需要用到，那麼這裏進行註冊下，以便後續調用。
三：模塊的初始化
這裏的模塊初始化實際上，R2R的部分預編譯函數替代。

2.託管的Main入口
.Net裏面託管的Main函數是一切託管函數的入口點，所以託管Main入口是必須設置正確，並且能夠運行完整託管代碼。本例展示的託管Main如下:

static void Main()
{
   Program pm=new Program();
   pm = null;
   GC.Collect();
   Console.WriteLine("This is Ce Shi");
   Console.ReadLine();
}

3.代碼展示
上面只是一些概念，具體的行爲落實，還得代碼來。這裏看下BootStrap引導程序的代碼。

一：節操作:
1.節存變量
主要是在初始化運行時的模塊初始化階段需要用到

#pragma section(".modules$A", read)
#pragma section(".modules$Z", read)
extern "C" __declspec(allocate(".modules$A")) void* __modules_a[];
extern "C" __declspec(allocate(".modules$Z")) void* __modules_z[];
__declspec(allocate(".modules$A")) void* __modules_a[] = { nullptr };
__declspec(allocate(".modules$Z")) void* __modules_z[] = { nullptr };

2.節合併
這裏主要是然鏈接器進行一個節的合併

#pragma comment(linker, "/merge:.modules=.rdata")
#pragma comment(linker, "/merge:.unbox=.text")

3.節聲明函數
實例化運行時註冊AOT模塊的時候要用到

char _bookend_a;
char _bookend_z;

#pragma code_seg(".managedcode$A")
void* __managedcode_a() { return &_bookend_a; }
#pragma code_seg(".managedcode$Z")
void* __managedcode_z() { return &_bookend_z; }
#pragma code_seg()

4.AOT運行環境的初始化

static int InitializeRuntime()
{
    //環境變量的初始化
    if (!RhInitialize())
        return -1;
    //獲取當前模塊的句柄
    void* osModule = PalGetModuleHandleFromPointer((void*)&__managed__Main);

    //註冊AOT模塊
    if (!RhRegisterOSModule(
        osModule,
        (void*)&__managedcode_a, (uint32_t)((char*)&__managedcode_z - (char*)&__managedcode_a),
        (void*)&__unbox_a, (uint32_t)((char*)&__unbox_z - (char*)&__unbox_a),
        (void**)&c_classlibFunctions, _countof(c_classlibFunctions)))
    {
        return -1;
    }
    //初始化需要的模塊
    InitializeModules(osModule, __modules_a, (int)((__modules_z - __modules_a)), (void**)&c_classlibFunctions, _countof(c_classlibFunctions));

#ifdef NATIVEAOT_DLL
    // Run startup method immediately for a native library
    __managed__Startup();
#endif // NATIVEAOT_DLL

    return 0;
}

5.託管入口

return __managed__Main(argc, argv);

以上是.Net8的AOT引導程序的完整運作模式。

結尾

作者：江湖評談
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