Unity3D——C#編譯到運行的過程分析

一、Unity引擎是如何作到跨平臺運行的

咱們從基礎概念開始，一步步走進真相：

程序集

一個.Net程序由一個或者多個程序集組成，程序集能夠是庫，也能夠是應用程序。.Net中，庫項目導出的文件格式爲.dll，應用程序導出後的文件格式爲.exe。

相似Flash項目，也是由庫項目和應用程序項目組成。在Flash中，庫項目導出後的文件格式爲.swc，應用程序導出後的文件格式爲.swf。

好比：通常Unity項目裏包含這四個C#庫項目：

vs編譯以後，而後咱們在項目目錄的緩存目錄Library\ScriptAssemblies下，能找到對應的四個dll文件：

CIL（Common Language Runtime）

剛纔咱們提到C#庫項目導出以後生成的是一個DLL文件， 這個DLL文件裏，存放的是CIL代碼集。

它是微軟在發佈.Net框架的時候，一塊兒發佈的一個語言。CIL語言大概長這個樣子：

裏面有幾個咱們很熟悉的詞彙，Hello,world，System.Consolve::WriteLine。沒錯，它的功能就是輸出Hello,world。

它本來的C#程序是這樣：

在.Net平臺下，全部的語言（C#，VB.NET等）都會被編譯成CIL，而後運行在虛擬機上，由虛擬機把CIL轉換成各個平臺的原生碼（CPU可直接執行的代碼）。

是否是又有點像Flash，Flash程序也是運行在虛擬機上的。

虛擬機——Mono

你們在Unity項目中都見過Mono這個詞，MonoDeveloper，MonoBehavior等，那Mono究竟是個什麼東西？

Mono是一個基於CLR的開源項目，容許引擎和用戶的託管代碼運行在每個目標平臺上。而CLR全稱爲通用語言運行平臺（Common Language Runtime），是微軟的.Net虛擬機。它其中兩個主要做用是：1，編譯——運行前把C#編譯爲CIL；2，運行——在運行的時把CIL轉換成各平臺的原生碼。

這些是Mono支持的平臺：Android，Apple iOS（iOS，Apple macOS，Apple tvOS，Apple watchOS），BSD （OpenBSD, FreeBSD, NetBSD），Linux，Microsoft Windows，Nintendo Wii，Sony PlayStation 3，Sony PlayStation 4，Sun Solaris

IL2CPP

剛纔咱們已經知道了Unity跨平臺是如何作到跨平臺的：

一、把C#經過Mono compiler（其餘語言用的是Unity單獨開發的一個Unity compiler），編譯成CIL語言；

二、各個平臺下的Mono虛擬機，運行CIL語言，轉換成原生碼給CPU執行。

其實Unity後來出了另一個方案：IL2PP。

它會在項目轉成CIL以後，再把CIL轉成CCPP，而後在運行的時候，把CPP加載進來，由各個平臺的IL2PP VM轉換成原生碼。

Mono vs IL2CPP

Mono模式下編譯出來的安卓包體：

\assets\bin\Data\Managed\

Assembly-CSharp.dll 爲遊戲的控制邏輯，運行時調用。

\lib\armeabi-v7a\
libmono.so包含了mono VM的功能

IL2CPP模式下編譯出來的安卓包體：

\assets\bin\Data\Managed\

已經沒有了DLL文件。 \lib\armeabi-v7a\

libmono.so變成了libil2cpp.so，包含了Mono模式下的DLL和IL2CPP VM功能

IL2CPP的好處是：

一、運行速度快（CPP轉原生碼比CIL快）；

二、減小Unity公司的維護成本：Mono VM官方是不支持那麼多平臺的，因此不少平臺的Mono VM都須要Unity本身去製做和維護，而C++編譯器是原本各個平臺都現成的。

缺點是：

一、包體會變大；

二、編譯速度慢；

三、不支持JIT。

二、Mono如何運行CIL

這個部分將會告訴你們，IOS平臺究竟有和特別之處，爲何在它上面實現代碼熱更新那麼麻煩。

一、JIT（Just In Time）模式——在編譯的時候，把C#編譯成CIL，在運行時，逐條讀入，逐條解析翻譯成原生碼交給CPU再執行；

二、AOT（Ahead Of Time）模式——在編譯成CIL以後，會把CIL再處理一遍，編譯成原生碼，在運行的時候交給CPU直接執行，Mono下的AOT只會處理部分的CIL，還有一部分CIL採用了JIT的模式；

三、Full AOT模式——在編譯成CIL以後，把全部的CIL編譯成原生碼，在運行的時候直接執行。

（留個坑：AOT模式下，編譯出來的內容有兩部分：原生碼和CIL，它們是如何存放的，找了好多資料，沒查到，本地想測試，可是環境暫時搭不起來，這個後面和IL2CPP一塊兒研究）

Windows和Android系統採用的是JIT模式，那IOS用的哪種呢？

咱們看到，JIT模式是邊運行，邊翻譯，支持運行時加載新的代碼進來。而IOS是禁止內存的可執行權限的，不容許在運行過程當中建立新的函數等，因此必需要提早編譯好全部的代碼，更不用說在運行時加載新的代碼了。就是說，在IOS下，Mono採用的是Full AOT模式運行CIL。