مطالب دوره‌ها
بررسی مقدماتی مراحل کامپایل یک قطعه کد سی‌شارپ و آشنایی با OpCodes
کامپایلر سی‌شارپ چگونه عمل می‌کند؟

کار یک کامپایلر ترجمه قطعه‌ای از اطلاعات به چیز دیگری است. کامپایلر سی‌شارپ، machine code معادل دستورات دات نتی را تهیه نمی‌کند. Machine code، کدی است که مستقیما بر روی CPU قابل اجرا است. در دات نت این مرحله به CLR یا Common language runtime واگذار شده است تا کار اجرای نهایی کدهای تهیه شده توسط کامپایلر سی‌شارپ را انجام دهد.
بنابراین زمانیکه در VS.NET سعی در اجرای یک قطعه کد می‌نمائیم، مراحل ذیل رخ می‌دهند:
الف) فایل‌های سی‌شارپ پروژه، توسط کامپایلر بارگذاری می‌شوند.
ب) کامپایلر کدهای این فایل‌ها را پردازش می‌کند.
ج) سپس چیزی را به نام MSIL تولید می‌کند.
د) در ادامه فایل خروجی نهایی، با افزودن PE Headers تولید می‌شود. توسط PE headers مشخص می‌شود که فایل تولیدی نهایی آیا اجرایی است، یا یک DLL می‌باشد و امثال آن.
ه) و در آخر، فایل اجرایی تولیدی توسط CLR بارگذاری و اجرا می‌شود.


MSIL چیست؟

MSIL مخفف Microsoft intermediate language است. به آن CIL یا Common intermediate language هم گفته می‌شود و این دقیقا همان کدی است که توسط CLR خوانده و اجرا می‌شود. MSIL یک زبان طراحی شده مبتنی بر پشته‌ها است و بسیار شبیه به سایر زبان‌های اسمبلی موجود می‌باشد.


یک سؤال: آیا قطعه کدهای ذیل، کدهای IL یکسانی را تولید می‌کنند؟

namespace FastReflectionTests
{
    public class Test
    {
        public void Method1()
        {
            var x = 10;
            var y = 20;
            if (x == 10)
            {
                if (y == 20)
                {

                }
            }
        }

        public void Method2()
        {
            var x = 10;
            var y = 20;
            if (x == 10 && y == 20)
            {

            }
        }
    }
}
برای یافتن کدهای MSIL یا IL یک برنامه کامپایل شده می‌توان از ابزارهایی مانند Reflector یا ILSpy استفاده کرد. برای نمونه اگر از برنامه ILSpy استفاده کنیم چنین خروجی IL معادلی را می‌توان مشاهده کرد:
.class public auto ansi beforefieldinit FastReflectionTests.Test
extends [mscorlib]System.Object
{
// Methods
.method public hidebysig 
instance void Method1 () cil managed 
{
// Method begins at RVA 0x3bd0
// Code size 17 (0x11)
.maxstack 2
.locals init (
[0] int32 x,
[1] int32 y
)

IL_0000: ldc.i4.s 10
IL_0002: stloc.0
IL_0003: ldc.i4.s 20
IL_0005: stloc.1
IL_0006: ldloc.0
IL_0007: ldc.i4.s 10
IL_0009: bne.un.s IL_0010

IL_000b: ldloc.1
IL_000c: ldc.i4.s 20
IL_000e: pop
IL_000f: pop

IL_0010: ret
} // end of method Test::Method1

.method public hidebysig 
instance void Method2 () cil managed 
{
// Method begins at RVA 0x3bf0
// Code size 17 (0x11)
.maxstack 2
.locals init (
[0] int32 x,
[1] int32 y
)

IL_0000: ldc.i4.s 10
IL_0002: stloc.0
IL_0003: ldc.i4.s 20
IL_0005: stloc.1
IL_0006: ldloc.0
IL_0007: ldc.i4.s 10
IL_0009: bne.un.s IL_0010

IL_000b: ldloc.1
IL_000c: ldc.i4.s 20
IL_000e: pop
IL_000f: pop

IL_0010: ret
} // end of method Test::Method2

.method public hidebysig specialname rtspecialname 
instance void .ctor () cil managed 
{
// Method begins at RVA 0x3c0d
// Code size 7 (0x7)
.maxstack 8

IL_0000: ldarg.0
IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
IL_0006: ret
} // end of method Test::.ctor

} // end of class FastReflectionTests.Test
همانطور که مشاهده می‌کنید، کدهای IL با یک برچسب شروع می‌شوند مانند IL_0000. پس از آن OpCodes یا Operation codes قرار دارند. برای مثال ldc کار load constant را انجام می‌دهد. به این ترتیب مقدار ثابت 10 بارگذاری شده و بر روی پشته ارزیابی قرار داده می‌شود و نهایتا در سمت راست، مقادیر را ملاحظه می‌کنید؛ برای مثال مقادیری مانند 10 و 20.
این کدها در حالت کامپایل Release تهیه شده‌اند و در این حالت، کامپایلر یک سری بهینه سازی‌هایی را جهت بهبود سرعت و کاهش تعداد OpCodes مورد نیاز برای اجرا برنامه، اعمال می‌کند.


بررسی OpCodes مقدماتی

الف) OpCodes ریاضی
مانند Add، Sub، Mul و Div

ب) OpCodes کنترل جریان برنامه
مانند Jmp، Beq، Bge، Ble، Bne، Call و Ret
برای پرش به یک برچسب، بررسی تساوی و بزرگتر یا کوچک بودن، فراخوانی متدها و بازگشت دادن مقادیر

ج) OpCodes مدیریت آرگومان‌ها
مانند Ldarg، Ldarg_0 تا Ldarg_3 ، Ldc_I4 و Ldc_I4_1 تا Ldc_I4_8
برای بارگذاری آرگومان‌‌ها و همچنین بارگذاری مقادیر قرار گرفته شده بر روی پشته ارزیابی.

برای توضیحات بهتر این موارد می‌توان کدهای IL فوق را بررسی کرد:
 IL_0000: ldc.i4.s 10
IL_0002: stloc.0
IL_0003: ldc.i4.s 20
IL_0005: stloc.1
IL_0006: ldloc.0
IL_0007: ldc.i4.s 10
IL_0009: bne.un.s IL_0010
IL_000b: ldloc.1
IL_000c: ldc.i4.s 20
IL_000e: pop
IL_000f: pop
در اینجا تعدادی مقدار بر روی پشته ارزیابی بارگذاری می‌شوند. تساوی آن‌ها بررسی شده و نهایتا متد خاتمه می‌یابد.


Stack چیست و MSIL چگونه عمل می‌کنید؟

Stack یکی از انواع بسیار متداول ساختار داده‌ها است و اگر بخواهیم خارج از دنیای رایانه‌ها مثالی را برای آن ارائه دهیم می‌توان به تعدادی برگه کاغذ که بر روی یکدیگر قرار گرفته‌اند، اشاره کرد. زمانیکه نیاز باشد تا برگه‌ای از این پشته برداشته شود، باید از بالاترین سطح آن شروع کرد که به آن LIFO یا Last in First out نیز گفته می‌شود. چیزی که آخر از همه بر روی پشته قرار می‌گیرد، در ابتدا برداشته و خارج خواهد شد.
در دات نت، برای قرار دادن اطلاعات بر روی Stack از متد Push و برای بازیابی از متد Pop استفاده می‌شود. استفاده از متد Pop، سبب خذف آن شیء از پشته نیز می‌گردد.
MSIL نیز یک Stack based language است. MSIL برای مدیریت یک سری از موارد از Stack استفاده می‌کند؛ مانند: پارامترهای متدها، مقادیر بازگشتی و انجام محاسبات در متدها. OpCodes کار قرار دادن و بازیابی مقادیر را از Stack به عهده دارند. به تمام این‌ها در MSIL، پشته ارزیابی یا Evaluation stack نیز می‌گویند.

یک مثال: فرض کنید می‌خواهید جمع 5+10 را توسط MSIL شبیه سازی کنیم.
الف) مقدار 5 بر روی پشته ارزیابی قرار داده می‌شود.
ب) مقدار 10 بر روی پشته ارزیابی قرار داده می‌شود. این مورد سبب می‌شود که 5 یک سطح به عقب رانده شود. به این ترتیب اکنون 10 بر روی پشته است و پس از آن 5 قرار خواهد داشت.
ج) سپس OpCode ایی مساوی Add فراخوانی می‌شود.
د) این OpCode سبب می‌شود تا دو مقدار موجود در پشته Pop شوند.
ه) سپس Add، حاصل عملیات را مجددا بر روی پشته قرار می‌دهد.


یک استثناء
در MSIL برای مدیریت متغیرهای محلی تعریف شده در سطح یک تابع، از Stack استفاده نمی‌شود. این مورد شبیه سایر زبان‌های اسمبلی است که در آن‌ها می‌توان مقادیر را در برچسب‌ها یا رجیسترهای خاصی نیز ذخیره کرد.
مطالب
Roslyn #1
معرفی Roslyn

سکوی کامپایلر دات نت یا Roslyn (با تلفظ «رازلین») بازنویسی مجدد کامپایلرهای VB.NET و #C توسط همین زبان‌ها است. این سکوی کامپایلر به همراه یک سری کتابخانه و اسمبلی ارائه می‌شود که امکان آنالیز زبان‌های مدیریت شده را به صورت مستقل و یا یکپارچه‌ی با ویژوال استودیو، فراهم می‌کنند. برای نمونه در VS.NET 2015 تمام سرویس‌های زبان‌های موجود، با Roslyn API جایگزین و بازنویسی شده‌اند. نمونه‌هایی از این سرویس‌های زبان‌ها، شامل  Intellisense و مرور کدها مانند go to references and definitions، به همراه امکانات Refactoring می‌شوند. به علاوه به کمک Roslyn می‌توان یک کامپایلر و ابزارهای مرتبط با آن، مانند FxCop را تولید کرد و یا در نهایت یک فایل اسمبلی نهایی را از آن تحویل گرفت.


چرا مایکروسافت Roslyn را تولید کرد؟

پیش از پروژه‌ی Roslyn، کامپایلرهای VB.NET و #C با زبان ++C نوشته شده بودند؛ از این جهت که در اواخر دهه‌ی 90 که کار تولید سکوی دات نت در حال انجام بود، هنوز امکانات کافی برای نوشتن این کامپایلرها با زبان‌های مدیریت شده وجود نداشت و همچنین زبان محبوب کامپایلر نویسی در آن دوران نیز ++C بود. این انتخاب در دراز مدت مشکلاتی مانند کاهش انعطاف پذیری و productivity تیم کامپایلر نویس را با افزایش تعداد سطرهای کامپایلر نوشته شده به همراه داشت و افزودن ویژگی‌های جدید را به زبان‌های VB.NET و #C سخت‌تر و سخت‌تر کرده بود. همچنین در اینجا برنامه نویس‌های تیم کامپایلر مدام مجبور بودند که بین زبان‌های مدیریت شده و مدیریت نشده سوئیچ کنند و امکان استفاده‌ی همزمان از زبان‌هایی را که در حال توسعه‌ی آن هستند، نداشتند.
این مسایل سبب شدند تا در طی بیش از یک دهه، چندین نوع کامپایلر از صفر نوشته شوند:
- کامپایلرهای خط فرمانی مانند csc.exe و vbc.exe
- کامپایلر پشت صحنه‌ی ویژوال استودیو (برای مثال کشیدن یک خط قرمز زیر مشکلات دستوری موجود)
- کامپایلر snippet‌ها در immediate window ویژوال استودیو

هر کدام از این کامپایلرها هم برای حل مسایلی خاص طراحی شده‌اند. کامپایلرهای خط فرمانی، با چندین فایل ورودی، به همراه ارائه‌ی تعدادی زیادی خطا و اخطار کار می‌کنند. کامپایلر پشت صحنه‌ی ویژوال استودیوهای تا پیش از نسخه‌ی 2015، تنها با یک تک فایل در حال استفاده، کار می‌کند و همچنین باید به خطاهای رخ داده نیز مقاوم باشد و بیش از اندازه گزارش خطا ندهد. برای مثال زمانیکه کاربر در حالت تایپ یک سطر است، بدیهی است تا اتمام کار، این سطر فاقد ارزش دستوری صحیحی است و کامپایلر باید به این مساله دقت داشته باشد و یا کامپایلر snippet‌ها تنها جهت ارزیابی یک تک سطر از دستورات وارد شده، طراحی شده‌است.

با توجه به این مسایل، مایکروسافت از بازنویسی سکوی کامپایلر دات نت این اهداف را دنبال می‌کند:
- بالا بردن سرعت افزودن قابلیت‌های جدید به زبان‌های موجود
- سبک کردن حجم کاری کامپایلر نویسی و کاهش تعداد آن‌ها به یک مورد
- بالا بردن دسترسی پذیری به API کامپایلرها
برای مثال اکنون برنامه نویس‌ها بجای اینکه یک فایل cs را به کامپایلر csc.exe ارائه کنند و یک خروجی باینری دریافت کنند، امکان دسترسی به syntax trees، semantic analysis و تمام مسایل پشت صحنه‌ی یک کامپایلر را دارند.
- ساده سازی تولید افزونه‌های مرتبط با زبان‌های مدیریت شده.
اکنون برای تولید یک آنالیز کننده‌ی سفارشی، نیازی نیست هر توسعه دهنده‌ای شروع به نوشتن امکانات پایه‌ای یک کامپایلر کند. این امکانات به صورت یک API عمومی در دسترس برنامه نویس‌ها قرار گرفته‌اند.
- آموزش مسایل درونی یک کامپایلر و همچنین ایجاد اکوسیستمی از برنامه نویس‌های علاقمند در اطراف آن.
همانطور که اطلاع دارید، Roslyn به صورت سورس باز در GitHub در دسترس عموم است.


تفاوت Roslyn با کامپایلرهای سنتی

اکثر کامپایلرهای موجود به صورت یک جعبه‌ی سیاه عمل می‌کنند. به این معنا که تعدادی فایل ورودی را دریافت کرده و در نهایت یک خروجی باینری را تولید می‌کنند. اینکه در این میان چه اتفاقاتی رخ می‌دهد، از دید استفاده کننده مخفی است.


نمونه‌ای از این کامپایلرهای جعبه سیاه را در تصویر فوق مشاهده می‌کنید. در اینجا شاید این سؤال مطرح شود که در داخل جعبه‌ی سیاه کامپایلر سی‌شارپ، چه اتفاقاتی رخ می‌دهد؟


خلاصه‌ی مراحل رخ داده در کامپایلر سی‌شارپ را در تصویر فوق ملاحظه می‌کنید. در اینجا ابتدا کار parse اطلاعات متنی دریافتی شروع می‌شود و از روی آن syntax tree تولید می‌شود. در مرحله‌ی بعد مواردی مانند ارجاعاتی به mscorlib و امثال آن پردازش می‌شوند. در مرحله‌ی binder کار پردازش حوزه‌ی دید متغیرها، اشیاء و اتصال آن‌ها به هم انجام می‌شود. در مرحله‌ی آخر، کار تولید کدهای IL و اسمبلی باینری نهایی صورت می‌گیرد.
با معرفی Roslyn، این جعبه‌ی سیاه، به صورت یک API عمومی در دسترس برنامه نویس‌ها قرار گرفته‌است:


همانطور که مشاهده می‌کنید، هر مرحله‌ی کامپایل جعبه‌ی سیاه، به یک API عمومی Roslyn نگاشت شده‌است. برای مثال Parser به Syntax tree API نگاشت شده‌است. به علاوه این API صرفا به موارد فوق خلاصه نمی‌شود و همانطور که پیشتر نیز ذکر شد، برای اینکه بتواند جایگزین سه نوع کامپایلر موجود شود، به همراه Workspace API نیز می‌باشد:


Roslyn امکان کار با یک Solution و فایل‌های آن را دارد و شامل سرویس‌های زبان‌های مورد نیاز در ویژوال استودیو نیز می‌شود. برفراز Workspace API، یک مجموعه API دیگر به نام Diagnostics API تدارک دیده شده‌است تا برنامه نویس‌ها بتوانند امکانات Refactoring جانبی را توسعه داده و یا در جهت بهبود کیفیت کدهای نوشته شده، اخطارهایی را به برنامه نویس‌ها تحت عنوان Code fixes و آنالیز کننده‌ها، ارائه دهند.

مطالب
بهبود کارآیی حلقه‌های foreach در دات نت 7
بالاخره تفاوت کارآیی بین حلقه‌های for و foreach در دات نت 7 برطرف شده‌است که این مورد نیز یکی دیگر از دلایل بهبود کارآیی LINQ در دات نت 7 است. در این مطلب به همراه آزمایشی، این مورد را بررسی خواهیم کرد.


تدارک یک آزمایش برای بررسی کارآیی حلقه‌های for و foreach در دات نت 7

یک برنامه‌ی کنسول جدید را ایجاد کرده و سپس کتابخانه‌ی BenchmarkDotNet را با TargetFramework دات نت 7 به صورت زیر به پروژه اضافه می‌کنیم:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net7.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="BenchmarkDotNet" Version="0.13.4" />
  </ItemGroup>
</Project>
در ادامه به این پروژه، کلاس زیر را اضافه می‌کنیم:
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Jobs;

namespace NET7Loops;

[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net60)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net70)]
[MemoryDiagnoser(false)]
public class Benchmarks
{
    private int[] ItemsArray;
    private List<int> ItemsList;

    [GlobalSetup]
    public void Setup()
    {
        var random = new Random(420);
        var randomItems = Enumerable.Range(0, 1000).Select(_ => random.Next());
        ItemsArray = randomItems.ToArray();
        ItemsList = randomItems.ToList();
    }

    [Benchmark]
    public void For_Array()
    {
        for (var i = 0; i < ItemsArray.Length; i++)
        {
            var item = ItemsArray[i];
        }
    }

    [Benchmark]
    public void For_List()
    {
        for (var i = 0; i < ItemsList.Count; i++)
        {
            var item = ItemsList[i];
        }
    }

    [Benchmark]
    public void ForEach_Array()
    {
        foreach (var item in ItemsArray)
        {
        }
    }

    [Benchmark]
    public void ForEach_List()
    {
        foreach (var item in ItemsList)
        {
        }
    }
}
که توسط دستورات زیر در حالت release اجرا شده و نتایج نهایی را نمایش می‌دهد:
using BenchmarkDotNet.Running;
using NET7Loops;

BenchmarkRunner.Run<Benchmarks>();
توضیحات:

- می‌توان یک پروژه را یکبار بر اساس دات نت 7 و یکبار هم بر اساس دات نت 6 با تغییر target framework آن‌ها کامپایل و اجرا کرد تا بتوان نتایج این دو را با هم مقایسه کرد و یا می‌توان با ذکر [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net60)] و همچنین [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net70)]، این مورد را به صورت خودکار به BenchmarkDotNet دات نت واگذار کرد.
- در این آزمایش، ابتدا یک آرایه و یک لیست را تهیه می‌کنیم.
- سپس یکبار حلقه‌های for و foreach را بر روی آرایه و همین عملیات را بر روی لیست تهیه شده، تکرار می‌کنیم.

نتایج حاصل به صورت زیر هستند:


همانطور که در نتایج فوق هم مشاهده می‌کنید:
در دات نت 6
- تفاوتی بین کارآیی حلقه‌ها‌ی for و foreach، زمانیکه بر روی یک آرایه اجرا می‌شوند، وجود ندارد.
- اما کارآیی حلقه‌ی foreach نسبت به حلقه‌ی for، زمانیکه بر روی یک لیست اجرا می‌شوند، تقریبا 50 درصد کمتر است.

در دات نت 7
- تفاوتی بین کارآیی حلقه‌ها‌ی for و forach، زمانیکه بر روی یک آرایه اجرا می‌شوند، وجود ندارد. بنابراین از این لحاظ با دات نت 6 تفاوتی ندارد.
- اما کارآیی حلقه‌ی foreach نسبت به حلقه‌ی for، زمانیکه بر روی یک لیست اجرا می‌شود، تقریبا یکسان و قابل چشم‌پوشی است. یعنی در دات نت 7، کارآیی این دو حلقه یکی شده‌است. اما چرا؟


روشی در جهت یافتن یکی بودن سرعت حلقه‌های for و foreach بر اساس خروجی کامپایلر

با مشاهده‌ی نتایج حاصل از BenchmarkDotNet می‌توان به بهبود کارآیی حاصل پی‌برد؛ اما برای مثال چرا زمانیکه از آرایه استفاده می‌شود، حتی در دات نت 6، تفاوتی بین دو حلقه‌ی for و foreach وجود ندارد، اما زمانیکه از لیست‌ها استفاده می‌شود، این کارآیی 50 درصد افت می‌کند؟
برای پاسخ به این سؤال می‌توان از IL Viewer موجود در Rider استفاده کرد که آخرین نگارش آن به همراه نمایش #Low-level C هم هست:

این همان خروجی است که توسط کامپایلر، پیش از تولید کدهای باینری نهایی، تهیه می‌شود. یعنی اگر قصد داشته باشیم تا درک کامپایلر را نسبت به قطعه کدی مشاهده کنیم، می‌توان به این خروجی مراجعه کرد که به صورت زیر است:
// Decompiled with JetBrains decompiler
// Type: NET7Loops.Benchmarks
// Assembly: NET7Loops, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null
// MVID: E398BEE7-8123-4C55-AF9A-F7D83DDA73F1
// Assembly location: C:\Prog\1401\Net7Tests\NET7Loops\bin\Debug\net7.0\NET7Loops.dll
// Compiler-generated code is shown

using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Jobs;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace NET7Loops
{
  [NullableContext(1)]
  [Nullable(0)]
  [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net60, -1, -1, -1, -1, null, false)]
  [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net70, -1, -1, -1, -1, null, false)]
  [MemoryDiagnoser(false)]
  public class Benchmarks
  {
    private int[] ItemsArray;
    private List<int> ItemsList;

    [GlobalSetup]
    public void Setup()
    {
      Benchmarks.<>c__DisplayClass2_0 cDisplayClass20 = new Benchmarks.<>c__DisplayClass2_0();
      cDisplayClass20.random = new Random(420);
      IEnumerable<int> source = Enumerable.Range(0, 1000).Select<int, int>(new Func<int, int>((object) cDisplayClass20, __methodptr(<Setup>b__0)));
      this.ItemsArray = source.ToArray<int>();
      this.ItemsList = source.ToList<int>();
    }

    [Benchmark(23, "C:\\Prog\\1401\\Net7Tests\\NET7Loops\\Benchmarks.cs")]
    public void For_Array()
    {
      for (int index = 0; index < this.ItemsArray.Length; ++index)
      {
        int items = this.ItemsArray[index];
      }
    }

    [Benchmark(32, "C:\\Prog\\1401\\Net7Tests\\NET7Loops\\Benchmarks.cs")]
    public void For_List()
    {
      for (int index = 0; index < this.ItemsList.Count; ++index)
      {
        int items = this.ItemsList[index];
      }
    }

    [Benchmark(41, "C:\\Prog\\1401\\Net7Tests\\NET7Loops\\Benchmarks.cs")]
    public void ForEach_Array()
    {
      int[] itemsArray = this.ItemsArray;
      for (int index = 0; index < itemsArray.Length; ++index)
      {
        int num = itemsArray[index];
      }
    }

    [Benchmark(49, "C:\\Prog\\1401\\Net7Tests\\NET7Loops\\Benchmarks.cs")]
    public void ForEach_List()
    {
      List<int>.Enumerator enumerator = this.ItemsList.GetEnumerator();
      try
      {
        while (enumerator.MoveNext())
        {
          int current = enumerator.Current;
        }
      }
      finally
      {
        enumerator.Dispose();
      }
    }

    public Benchmarks()
    {
      base..ctor();
    }

    [CompilerGenerated]
    private sealed class <>c__DisplayClass2_0
    {
      [Nullable(0)]
      public Random random;

      public <>c__DisplayClass2_0()
      {
        base..ctor();
      }

      internal int <Setup>b__0(int _)
      {
        return this.random.Next();
      }
    }
  }
}
در این خروجی بهتر می‌توان مشاهده کرد که چرا در حالت استفاده‌ی از آرایه‌ها، تفاوتی بین حلقه‌های for و foreach نیست؛ چون هر دو به صورت حلقه‌ی for تفسیر می‌شوند:
for (int index = 0; index < this.ItemsArray.Length; ++index)
{
   int items = this.ItemsArray[index];
}
اما زمانیکه به لیست‌ها می‌رسیم، حلقه‌ی foreach به صورت زیر تفسیر می‌شود که بدیهی است نسبت به حلقه‌ی for، کندتر اجرا خواهد شد:
      List<int>.Enumerator enumerator = this.ItemsList.GetEnumerator();
      try
      {
        while (enumerator.MoveNext())
        {
          int current = enumerator.Current;
        }
      }
      finally
      {
        enumerator.Dispose();
      }
اگر این خروجی را برای دات نت 6 و دات نت 7 تهیه کنیم، به یک جواب خواهیم رسید. یعنی از دیدگاه #Low-level C، تفاوتی بین IL دات نت 6 و 7 از این لحاظ وجود ندارد. تفاوتی اصلی در بهبودهای JIT دات نت 7 است که سبب شده، خروجی نهایی حلقه‌‌های foreach با for یکی باشد.
نظرات مطالب
Blazor 5x - قسمت 34 - توزیع برنامه‌های Blazor بر روی IIS
اضافه شدن قابلیت کامپایل AOT به Blazor 6x

Blazor WebAssembly 6x به همراه قابلیتی است به نام ahead-of-time (AOT) compilation که در این حالت، کدهای دات نتی برنامه، مستقیما به native WebAssembly کامپایل می‌شوند. این مورد سبب بالا رفتن کارآیی برنامه خواهد شد؛ در عوض بالا رفتن حجم نهایی قابل توزیع.
اگر از AOT compilation استفاده نشود (یعنی حالت متداول)، Blazor WebAssembly در مرورگر، به کمک مفسر IL یا همان NET Intermediate Language. که به صورت WebAssembly تهیه شده‌است، اجرا خواهد شد. یک چنین حالتی به دلیل استفاده‌ی از مفسر، نسبت به حالت استفاده‌ی از JIT سمت سرور (یا همان NET just-in-time (JIT) runtime.)، اندکی کندتر است. AOT compilation جهت رفع یک چنین کمبودی ارائه شده‌است تا کدهای دات نتی را مستقیما و بدون نیاز به مفسر، تبدیل به یک native WebAssembly کند. این مورد سرعت و کارآیی برنامه‌هایی را که کارهای محاسباتی مبتنی بر CPU را انجام می‌دهند، به نحو قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. در مقابل باید درنظر داشت که حجم نهایی WebAssembly‌های واقعی تولید شده، از نمونه‌ی IL آن‌ها بالاتر است (حدود 2 برابر) که مدت زمان ابتدایی دریافت برنامه را افزایش می‌دهند.

روش فعالسازی کامپایل AOT

ابتدا نیاز است work load آن‌را توسط دستور زیر دریافت کرد (ابزارهای کامپایل AOT، جزئی از SDK نیستند):
dotnet workload install wasm-tools
سپس برای فعالسازی آن می‌توان تنظیم زیر را به فایل csporj پروژه‌های WASM اضافه کرد:
<PropertyGroup>
  <RunAOTCompilation>true</RunAOTCompilation>
</PropertyGroup>
در این حالت با publish برنامه توسط دستور dotnet publish -c Release، مراحل تولید native WebAssemblyها طی می‌شوند و باید درنظر داشت که به علت کند بودن این پروسه، تنها در زمان publish نهایی، شاهد این عملیات خواهید بود و نه در زمان اجرای برنامه در حالت توسعه.

یک نکته: هنوز در نگارش 6.0 RTM، یکسری از قابلیت‌های AOT اضافه نشده‌اند که باید منتظر سرویس‌پک‌های آن بود. برای مثال اگر این کامپایل، بر روی پروژه‌ای که فقط سورس کد است اجرا شود، با موفقیت به پایان می‌رسد؛ اما با اضافه شدن کتابخانه‌های ثالث ممکن است با شکست مواجه شود. اگر در این حالت خطایی را دریافت کردید، عملیات publish را به صورت dotnet publish -p:RunAOTCompilation=true -bl انجام دهید. سوئیچ bl- سبب می‌شود تا فایلی به نام msbuild.binlog در ریشه‌ی پروژه‌ی شما تولید شود. این فایل در حقیقت لاگ باینری MSBuild است که توسط برنامه‌ی Viewer آن قابل مشاهده‌است. در اینجا به دنبال exit code‌ها بگردید؛ یک نمونه‌ی آن.
نظرات اشتراک‌ها
بررسی وضعیت فعلی پروژه Roslyn
کدهای IL درکی از پروسسور ندارند. به همین علت انتقال پذیر هستند. کار JIT هست که بسته به معماری سیستم، native machine instructions را تولید کند. به همین جهت است که کدهای IL شما (بسته بندی شده در فایل‌های DLL یا EXE دات نت) به راحتی بر روی سیستم‌های 64 و 32 بیتی اجرا می‌شوند و روی هر کدام از این سیستم‌ها نیز رفتاری 64 یا 32 بیتی خواهند داشت. JIT هست که کدهای ماشین مخصوص پروسسور جاری را تولید می‌کند. JIT کامپایلر فعلی دات نت برای تولید سریع کد و نمایش سریع برنامه‌های دات نت طراحی شده‌است. اما همین سرعت بالای تولید کدها، الزاما به تولید کدهای بهینه‌ای ختم نشده‌است. خصوصا در برنامه‌های سمت سرور اصلا اهمیتی ندارد که زمان start up یک برنامه وب چقدر است. کسی متوجه آن نخواهد شد چون در طول عمر برنامه وب تا ری‌استارت بعدی آن‌، فقط یکبار رخ می‌دهد. ضمنا اکثر سرورهای امروز X64 هستند (در ویندوزهای سرور جدید، تولید نسخه 32 بیتی کلا کنار گذاشته شده‌است) و به این ترتیب می‌شود JIT کامپایلری بهینه سازی شده برای صرفا پروسسورهای 64 بیتی تولید کرد و ... اینکار در حال انجام است. نتیجه نمونه آزمایشی آن تا الان حداقل 30 درصد بهبود سرعت برنامه‌ها بوده‌است.
مطالب
بررسی Source Generators در #C - قسمت اول - معرفی
Source Generators که به همراه C# 9.0 ارائه شدند، یک فناوری نوین meta-programming است و به عنوان جزئی از پروسه‌ی استاندارد کامپایل برنامه، ظاهر می‌شود. هدف اصلی از ارائه‌ی Source Generators، تولید کدهای تکراری مورد استفاده‌ی در برنامه‌ها است. برای مثال بجای انجام کارهای تکراری مانند پیاده سازی متدهای GetHashCode، ToString و یا حتی یک AutoMapper و یا Serializer، برای تمام کلاس‌های برنامه، Source Generators می‌توانند آن‌ها را به صورت خودکار پیاده سازی کنند و همچنین با هر تغییری در کدهای کلاس‌ها، این پیاده سازی‌ها به صورت خودکار به روز خواهند شد. مزیت این روش نه فقط تولید پویای کدها است، بلکه سبب بهبود کارآیی برنامه هم خواهند شد؛ از این جهت که برای مثال می‌توان اعمالی مانند Serialization را بدون انجام Reflection در زمان اجرا، توسط آن‌ها پیاده سازی کرد.


زمانیکه پروسه‌ی کامپایل برنامه شروع می‌شود، در این بین، به مرحله‌ی جدیدی به نام «تولید کدها» می‌رسد. در این حالت، کامپایلر تمام اطلاعاتی را که در مورد پروژه‌ی جاری در اختیار دارد، به تولید کننده‌ی کد معرفی شده‌ی به آن ارائه می‌دهد. بر اساس این اطلاعات غنی ارائه شده‌ی توسط کامپایلر، تولید کننده‌ی کد، شروع به تولید کدهای جدیدی کرده و آن‌ها را در اختیار ادامه‌ی پروسه‌ی کامپایل، قرار می‌دهد. پس از آن، کامپایلر با این کدهای جدید، همانند سایر کدهای موجود در پروژه رفتار کرده و عملکرد عادی خودش را ادامه می‌دهد.

یک برنامه می‌تواند از چندین Source Generators نیز استفاده کند که روش قرار گرفتن آن‌‌ها را در پروسه‌ی کامپایل، در شکل زیر مشاهده می‌کنید:



Source Generators از یکدیگر کاملا مستقل هستند و اطلاعات آن‌ها Immutable است. یعنی نمی‌توان اطلاعات تولیدی توسط یک Source Generator را در دیگری تغییر داد و تمام فایل‌های تولیدی توسط انواع Source Generators موجود، به پروسه‌ی کامپایل نهایی اضافه می‌شوند. هرچند زمانیکه فایلی توسط یک تولید کننده‌ی کد، به کامپایلر اضافه می‌شود، بلافاصله اطلاعات آن در کل برنامه و IDE و تمام Source Generators موجود دیگر، قابل مشاهده و استفاده است.


مقایسه‌ای بین تولید کننده‌های کد و فناوری IL Weaving

Source Generators، تنها راه و روش تولید کد، نیستند و پیش از آن روش‌هایی مانند استفاده از T4 templates ، Fody ، PostSharp و امثال آن نیز ارائه شده‌است. در ادامه مقایسه‌ای را بین تولید کننده‌های کد و فناوری IL Weaving را که پیشتر در سری AOP در این سایت مطالعه کرده‌اید، مشاهده می‌کنید:
تولید کننده‌های کد:
- تنها می‌توانند فایل‌های جدید را اضافه کنند. یعنی «در حین» پروسه‌ی کامپایل ظاهر می‌شوند و به عنوان یک مکمل، تاثیر گذارند. برای مثال نمی‌توانند محتوای یک خاصیت یا متد از پیش موجود را تغییر دهند. اما می‌توانند هر نوع کد partial ای را «تکمیل» کنند.
- محتوای اضافه شده‌ی توسط یک تولید کننده‌ی کد، بلافاصله توسط Compiler شناسایی شده و بررسی می‌شود و همچنین در Intellisense ظاهر شده و به سادگی قابل دسترسی است. همچنین، قابلیت دیباگ نیز دارد.

IL Weaving:
- می‌توانند bytecode برنامه را تغییر دهند. یعنی «پس از» پروسه‌ی کامپایل ظاهر شده و کدهایی را به اسمبلی نهایی تولید شده اضافه می‌کنند. در این حالت محدودیتی از لحاظ محل تغییر کدها وجود ندارد. برای مثال می‌توان بدنه‌ی یک متد یا خاصیت را بطور کامل بازنویسی کرد و کارکردهایی مانند تزریق کدهای caching و logging را دارند.
- کدهایی که توسط این پروسه اضافه می‌شوند، در حین کدنویسی متداول، قابلیت دسترسی ندارند؛ چون پس از پروسه‌ی کامپایل، به فایل باینری نهایی تولیدی، اضافه می‌شوند. بنابراین قابلیت دیباگ به همراه سایر کدهای برنامه را نیز ندارند. به علاوه چون توسط کامپایلر در حین پروسه‌ی کامپایل، بررسی نمی‌شوند، ممکن است به همراه قطعه کدهای غیرقابل اجرایی نیز باشند و دیباگ آن‌ها بسیار مشکل است.



آینده‌ی Reflection به چه صورتی خواهد شد؟

هرچند Reflection کار تولید کدی را انجام نمی‌دهد، اما یکی از کارهای متداول با آن، یافتن و محاسبه‌ی اطلاعات خواص و فیلدهای اشیاء، در زمان اجرا است و مزیت کار کردن با آن نیز این است که اگر خاصیتی یا فیلدی تغییر کند، نیازی به بازنویسی قسمت‌های پیاده سازی شده‌ی با Reflection نیست. به همین جهت برای مثال تقریبا تمام کتابخانه‌های Serialization، از Reflection برای پیاده سازی اعمال خود استفاده می‌کنند.
امروز، تمام اینگونه عملیات را توسط Source Generators نیز می‌توان انجام داد و این فناوری جدید، قابلیت به روز رسانی خودکار کدهای تولیدی را با کم و زیاد شدن خواص و فیلدهای کلاس‌ها دارد و نمونه‌ای از آن، Source Generator توکار مرتبط با کار با JSON در دات نت 6 است که به شدت سبب بهبود کارآیی برنامه، در مقایسه با استفاده‌ی از Reflection می‌شود؛ چون اینبار تمام محاسبات دقیق مرتبط با Serialization به صورت خودکار در زمان کامپایل برنامه انجام می‌شود و جزئی از خروجی برنامه‌ی نهایی خواهد شد و دیگر نیازی به محاسبه‌ی هرباره‌ی اطلاعات مورد نیاز، در زمان اجرای برنامه نیست.
نمونه‌ای از روش دسترسی به اطلاعات کلاس‌ها و خواص و فیلدهای آن‌ها را در زمان کامپایل برنامه توسط Source Generators، در مثال قسمت بعد، مشاهده خواهید کرد.


وضعیت T4 templates چگونه خواهد شد؟

در سال‌های آغازین ارائه‌ی دات نت، استفاده از T4 templates جهت تولید کدها بسیار مرسوم بود؛ اما با ارائه‌ی Source Generators، این ابزار نیز منسوخ شده در نظر گرفته می‌‌شود.
T4 Templates همانند Source Generators تنها کدها و فایل‌های جدیدی را تولید می‌کنند و توانایی تغییر کدهای موجود را ندارند. اما مشکل مهم آن، داشتن Syntax ای خاص است که توسط اکثر IDEها پشتیبانی نمی‌شود. همچنین عموما اجرای آن‌ها نیز دستی است و برخلاف Source Generators، با تغییرات کدها، به صورت خودکار به روز نمی‌شوند.


تغییرات زبان #C در جهت پشتیبانی از تولید کننده‌های کد

از سال‌های اول ارائه‌ی زبان #C، واژه‌ی کلیدی partial، جهت فراهم آوردن امکان تقسیم کدهای یک کلاس، به چندین فایل، میسر شد که از این قابلیت در فناوری T4 Templates زیاد استفاده می‌شد. اکنون با ارائه‌ی تولید کننده‌های کد، واژه‌ی کلیدی partial را می‌توان به متدها نیز افزود تا پیاده سازی اصلی آن‌ها، در فایلی دیگر، توسط تولید کننده‌های کد انجام شود. تا C# 8.0 امکان افزودن واژه‌ی کلیدی partial به متدهای خصوصی یک کلاس و آن هم از نوع void وجود داشت و در C# 9.0 به متدهای عمومی کلاس‌ها نیز اضافه شده‌است و اکنون این متدها می‌توانند void هم نباشند:
partial class MyType
{
   partial void OnModelCreating(string input); // C# 8.0

   public partial bool IsPet(string input);  // C# 9.0
}

partial class MyType
{
   public partial bool IsPet(string input) =>
     input is "dog" or "cat" or "fish";
}
مطالب
بررسی میزان پوشش آزمون‌های واحد به کمک برنامه PartCover

همیشه در حین توسعه‌ی یک برنامه این سؤالات وجود دارند:
- چند درصد از برنامه تست شده است؟
- برای چه تعدادی از متدهای موجود آزمون واحد نوشته‌ایم؟
- آیا همین آزمون‌های واحد نوشته شده و موجود، کامل هستند و تمام عملکرد‌های متدهای مرتبط را پوشش می‌دهند؟

این سؤالات به صورت خلاصه مفهوم Code coverage را در بحث Unit testing ارائه می‌دهند: برای چه قسمت‌هایی از برنامه آزمون واحد ننوشته‌ایم و میزان پوشش برنامه توسط آزمون‌های واحد موجود تا چه حدی است؟
بررسی این سؤالات در یک پروژه‌ی کم حجم، ساده بوده و به صورت بازبینی بصری ممکن است. اما در یک پروژه‌ی بزرگ نیاز به ابزار دارد. به همین منظور تعدادی برنامه جهت بررسی code coverage مختص پروژه‌های دات نتی تابحال تولید شده‌اند که در ادامه لیست آن‌ها را مشاهده می‌کنید:
و ...

تمام این‌ها تجاری هستند. اما در این بین برنامه‌ی PartCover سورس باز و رایگان بوده و همچنین مختص به NUnit نیز تهیه شده است. این برنامه را از اینجا می‌توانید دریافت و نصب کنید. در ادامه نحوه‌ی تنظیم آن‌را بررسی خواهیم کرد:

الف) ایجاد یک پروژه آزمون واحد جدید
جهت توضیح بهتر سه سؤال مطرح شده در ابتدای این مطلب، بهتر است یک مثال ساده را در این زمینه مرور نمائیم: (پیشنیاز: (+))
یک Solution جدید در VS.NET آغاز شده و سپس دو پروژه جدید از نوع‌های کنسول و Class library به آن اضافه شده‌اند:



پروژه کنسول، برنامه اصلی است و در پروژه Class library ، آزمون‌های واحد برنامه را خواهیم نوشت.
کلاس اصلی برنامه کنسول به شرح زیر است:
namespace TestPartCover
{
public class Foo
{
public int DoFoo(int x, int y)
{
int z = 0;
if ((x > 0) && (y > 0))
{
z = x;
}
return z;
}

public int DoSum(int x)
{
return ++x;
}
}
}
و کلاس آزمون واحد آن در پروژه class library مثلا به صورت زیر خواهد بود:
using NUnit.Framework;

namespace TestPartCover.Tests
{
[TestFixture]
public class Tests
{
[Test]
public void TestDoFoo()
{
var result = new Foo().DoFoo(-1, 2);
Assert.That(result == 0);
}
}
}
که نتیجه‌ی بررسی آن توسط NUnit test runner به شکل زیر خواهد بود:



به نظر همه چیز خوب است! اما آیا واقعا این آزمون کافی است؟!

ب) در ادامه به کمک برنامه‌ی PartCover می‌خواهیم بررسی کنیم میزان پوشش آزمون‌های واحد نوشته شده تا چه حدی است؟

پس از نصب برنامه، فایل PartCover.Browser.exe را اجرا کرده و سپس از منوی فایل، گزینه‌ی Run Target را انتخاب کنید تا صفحه‌ی زیر ظاهر شود:



توضیحات:
در قسمت executable file آدرس فایل nunit-console.exe را وارد کنید. این برنامه چون در حال حاضر برای دات نت 2 کامپایل شده امکان بارگذاری dll های دات نت 4 را ندارد. به همین منظور فایل nunit-console.exe.config را باز کرده و تنظیمات زیر را به آن اعمال کنید (مهم!):
<configuration>
<startup>
<supportedRuntime version="v4.0.30319" />
</startup>

و همچنین
<runtime>
<loadFromRemoteSources enabled="true" />

در ادامه مقابل working directory‌ ، آدرس پوشه bin پروژه unit test را تنظیم کنید.
در این حالت working arguments به صورت زیر خواهند بود (در غیراینصورت باید مسیر کامل را وارد نمائید):
TestPartCover.Tests.dll /framework=4.0.30319 /noshadow

نام dll‌ وارد شده همان فایل class library تولیدی است. آرگومان بعدی مشخص می‌کند که قصد داریم یک پروژه‌ی دات نت 4 را توسط NUnit بررسی کنیم (اگر ذکر نشود پیش فرض آن دات نت 2 خواهد بود و نمی‌تواند اسمبلی‌های دات نت 4 را بارگذاری کند). منظور از noshadow این است که NUnit‌ مجاز به تولید shadow copies از اسمبلی‌های مورد آزمایش نیست. به این صورت برنامه‌ی PartCover می‌تواند بر اساس StackTrace نهایی، سورس متناظر با قسمت‌های مختلف را نمایش دهد.
اکنون نوبت به تنظیم Rules آن است که یک سری RegEx هستند؛ به عبارتی چه اسمبلی‌هایی آزمایش شوند و کدام‌ها خیر:
+[TestPartCover]*
-[nunit*]*
-[log4net*]*

همانطور که ملاحظه می‌کنید در اینجا از اسمبلی‌های NUnit و log4net صرفنظر شده است و تنها اسمبلی TestPartCover (همان برنامه کنسول، نه اسمبلی برنامه آزمون واحد) بررسی خواهد گردید.
اکنون بر روی دکمه Save در این صفحه کلیک کرده و فایل نهایی را ذخیره کنید (بعدا توسط دکمه Load در همین صفحه قابل بارگذاری خواهد بود). حاصل باید به صورت زیر باشد:
<PartCoverSettings>
<Target>D:\Prog\Libs\NUnit\bin\net-2.0\nunit-console.exe</Target>
<TargetWorkDir>D:\Prog\1390\TestPartCover\TestPartCover.Tests\bin\Debug</TargetWorkDir>
<TargetArgs>TestPartCover.Tests.dll /framework=4.0.30319 /noshadow</TargetArgs>
<Rule>+[TestPartCover]*</Rule>
<Rule>-[nunit*]*</Rule>
<Rule>-[log4net*]*</Rule>
</PartCoverSettings>

برای شروع به بررسی، بر روی دکمه Start کلیک نمائید. پس از مدتی، نتیجه به صورت زیر خواهد بود:



بله! آزمون واحد تهیه شده تنها 39 درصد اسمبلی TestPartCover را پوشش داده است. مواردی که با صفر درصد مشخص شده‌اند، یعنی فاقد آزمون واحد هستند و نکته مهم‌تر پوشش 91 درصدی متد DoFoo است. برای اینکه علت را مشاهده کنید از منوی View ، گزینه‌ی Coverage detail را انتخاب کنید تا تصویر زیر نمایان شود:



قسمت‌ نارنجی در اینجا به معنای عدم پوشش آن در متد TestDoFoo تهیه شده است. تنها قسمت‌های سبز را توانسته‌ایم پوشش دهیم و برای بررسی تمام شرط‌های این متد نیاز به آزمون‌های واحد بیشتری می‌باشد.

روش نهایی کار نیز به همین صورت است. ابتدا آزمون واحد تهیه می‌شود. سپس میزان پوشش آن بررسی شده و در ادامه سعی خواهیم کرد تا این درصد را افزایش دهیم.

مطالب
بهبودهای تولید برنامه‌های اجرایی تک فایلی در NET 6x.
تولید برنامه‌های اجرایی تک فایلی در زمان NET Core 3x. ارائه شد؛ اما به همراه این مسائل نیز بود:
- فایل اجرایی تک فایلی تولید شده در اصل یک فایل zip خود باز شونده بود که در یک مکان موقتی به صورت خودکار باز و اجرا می‌شد. این حالت با آنتی‌ویروس‌ها و یا سیستم‌هایی که قسمت‌های اصلی آن‌ها جهت کاربران عادی قفل شده‌اند، مشکلاتی را ایجاد می‌کرد.
- حجم فایل نهایی تولید شده قابل توجه بود. برای نمونه یک برنامه‌ی کنسول Hello world آن حدود 70 مگابایت می‌شد. البته باید درنظر داشت که یک چنین خروجی به همراه یک NET Core runtime. کامل نیز می‌شد.

از آن زمان تغییرات تدریجی مفیدی در این زمینه رخ داده‌اند که خلاصه‌ا‌ی از آن‌ها را تا دات نت 6 در ادامه مرور می‌کنیم.


اصول تولید برنامه‌های اجرایی تک فایلی دات نت

فرض کنید برنامه‌ی کنسول ما از این سه سطر تشکیل شده‌است:
using System;
Console.WriteLine("Hello, World!");
Console.ReadLine();
برای تولید یک برنامه‌ی اجرایی تک فایلی بر اساس آن، می‌توان دستور زیر را در خط فرمان اجرا کرد:
dotnet publish -p:PublishSingleFile=true -r win-x64 -c Release --self-contained true
در این حالت ذکر سیستم عامل هدف، اجباری است؛ از این جهت که خروجی نهایی تنها برای یک سیستم عامل تهیه می‌شود.
پس از اجرای دستور فوق، اگر به مکان C:\MyProject\bin\Release\net6.0\win-x64\publish مراجعه کنیم، به یک فایل exe حدود 62 مگابایتی خواهیم رسید که کمی کم حجم‌تر از نمونه‌ی NET Core 3x. آن است! البته همانطور که عنوان شد این خروجی به همراه runtime متناظری نیز هست. اگر بخواهیم این runtime را از آن حذف کنیم می‌توان به صورت زیر عمل کرد:
dotnet publish -p:PublishSingleFile=true -r win-x64 -c Release --self-contained false
با استفاده از سوئیچ self-contained false دیگر خروجی نهایی به همراه runtime دات نت تشکیل نخواهد شد و حجم حاصل تنها 150 کیلوبایت خواهد بود. در این حالت استفاده کننده‌ی نهایی باید runtime را خودش به صورت مجزایی نصب کند.

یک نکته: می‌توان سوئیچ‌های فوق را به فایل csproj نیز به صورت زیر اضافه کرد:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
<PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net6.0</TargetFramework>
    <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
    <SelfContained>true</SelfContained>
    <RuntimeIdentifier>win-x64</RuntimeIdentifier>
    <PublishReadyToRun>true</PublishReadyToRun>
  </PropertyGroup>
</Project>


تک فایل‌های اجرایی دات نت 6 دیگر فایل‌های zip خود باز شونده نیستند

همانطور که عنوان شد، تک فایل‌های اجرایی تولید شده‌ی در نگارش‌های پیشین دات نت، چیزی بجز یک فایل zip خود بازشونده که همه چیز داخل آن قرار گرفته بودند، نبودند. این حالت دیگر در دات نت 6 صادق نیست و اینبار خروجی نهایی در حافظه بارگذاری می‌شود و نیاز به باز شدن آن در مکان‌های temp برطرف شده‌است. تا زمان دات نت 5، این قابلیت فقط برای خروجی‌های لینوکس تدارک دیده شده بود، اما با ارائه‌ی دات نت 6، خروجی‌های ویندوز و مک هم فایل‌های اجرایی واقعی هستند.


فعالسازی IL Trimming

به صورت پیش‌فرض با اجرای دستورات تولید تک فایل‌های اجرایی برنامه‌های دات نت، تمام وابستگی‌های استفاده شده بدون هیچگونه بهینه سازی در کنار هم قرار می‌گیرند. با فعالسازی قابلیت IL Trimming می‌توان وابستگی‌هایی را که برنامه از آن‌ها استفاده نمی‌کند، از خروجی نهایی حذف کرد که در نتیجه‌ی آن، شاهد کاهش حجم قابل ملاحظه‌ی فایل تولیدی نهایی خواهیم بود. برای اینکار می‌توان سوئیچ PublishTrimmed را فعالسازی کرد:
dotnet publish -p:PublishSingleFile=true -r win-x64 -c Release --self-contained true -p:PublishTrimmed=true
پس از آن برنامه‌ی 60 مگابایتی تولیدی در ابتدای بحث، تبدیل به یک برنامه‌ی اجرایی تک فایلی 11 مگابایتی می‌شود که کاهش حجم قابل توجهی است.
باید دقت داشت که این حجم نهایی، یک فایل اجرایی واقعی بدون نیاز به نصب هیچ نوع runtime ای است و کاملا متکی به خود است.


فعالسازی فشرده سازی

به همراه دات نت 6، امکان فشرده سازی خودکار این خروجی نهایی تک فایلی، جهت کاهش هرچه بیشتر حجم آن نیز میسر شده‌است. برای اینکار می‌توان سوئیچ EnableCompressionInSingleFile را فعالسازی کرد:
dotnet publish -p:PublishSingleFile=true -r win-x64 -c Release --self-contained true -p:EnableCompressionInSingleFile=true
خروجی آن یک فایل 30 مگابایتی بدون IL Trimming است که نسبت به خروجی 60 مگابایتی ابتدای بحث، باز هم کاهش قابل ملاحظه‌ای داشته‌است.
مطالب
آشنایی با CLR: قسمت هشتم
در قسمت پنجم در مورد ابزار Ngen کمی صحبت کردیم و در این قسمت هم در مورد آن صحبت هایی خواهیم کرد. گفتیم که این ابزار در زمان نصب، اسمبلی‌ها را کامپایل می‌کند تا در زمان اجرا JIT وقتی برای آن نگذارد. این کار دو مزیت به همراه دارد:
  1. بهینه سازی زمان آغاز به کار برنامه
  2. کاهش صفحات کاری برنامه: از آنجا که برنامه از قبل کامپایل شده، فراهم کردن صفحه بندی از ابتدای کار امر چندان دشواری نخواهد بود؛ لذا در این حالت صفحه بندی حافظه به صورت پویاتری انجام می‌گردد. شیوه‌ی کار به این صورت است که اسمبلی‌ها به چندین پروسه‌ی کاری کوچک‌تر تبدیل شده تا صفحه بندی هر کدام جدا صورت گیرد و محدوده‌ی صفحه بندی کوچکتر می‌شود. در نتیجه کمتر نقصی در صفحه بندی دیده شده یا کلا دیده نخواهد شد. نتیجه‌ی کار هم در یک فایل ذخیره می‌گردد که این فایل می‌تواند نگاشت به حافظه شود تا این قسمت از حافظه به طور اشتراکی مورد استفاده قرار گیرد و بدین صورت نیست که هر پروسه‌ای برای خودش قسمتی را گرفته باشد.
موقعی که اسمبلی، کد IL آن به کد بومی تبدیل می‌شود، یک اسمبلی جدید ایجاد شده که این فایل جدید در مسیر زیر قرار می‌گیرد:
%SystemRoot%\Assembly\NativeImages_v4.0.#####_64
نام دایرکتوری اطلاعاتی شامل نسخه CLR و اطلاعاتی مثل اینکه برنامه بر اساس چه نسخه‌ای 32 یا 64 بیت کامپایل شده است.

معایب
احتمالا شما پیش خود می‌گویید این مورد فوق العاده امکان جالبی هست. کدها از قبل تبدیل شده‌اند و دیگر فرآیند جیت صورت نمی‌گیرد. در صورتیکه ما تمامی امکانات یک CLR مثل مدیریت استثناءها و GC و ... را داریم، ولی غیر از این یک مشکلاتی هم به کارمان اضافه می‌شود که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم:

عدم محافظت از کد در برابر بیگانگان: بعضی‌ها تصور می‌کنند که این کد را می‌توانند روی ماشین شخصی خود کامپایل کرده و فایل ngen را همراه با آن ارسال کنند. در این صورت کد IL نخواهد بود ولی موضوع این هست اینکار غیر ممکن است و هنوز استفاده از اطلاعات متادیتا‌ها پابرجاست به خصوص در مورد اطلاعات چون reflection و serialization‌ها . پس کد IL کماکان همراهش هست. نکته‌ی بعدی اینکه انتقال هم ممکن نیست؛ بنا به شرایطی که در مورد بعدی دلیل آن را متوجه خواهید شد.

از سینک با سیستم خارج میشوند: موقعیکه CLR، اسمبلی‌ها را به داخل حافظه بار می‌کند، یک سری خصوصیات محیط فعلی را با زمانیکه عملیات تبدیل IL به کد ماشین صورت گرفته است، چک می‌کند. اگر این خصوصیات هیچ تطابقی نداشته باشند، عملیات JIT همانند سابق انجام می‌گردد. خصوصیات و ویژگی‌هایی که چک می‌شوند به شرح زیر هستند:
  • ورژن CLR: در صورت تغییر، حتی با پچ‌ها و سرویس پک ها.
  • نوع پردازنده: در صورت تغییر پردازنده یا ارتقا سخت افزاری.
  • نسخه سیستم عامل : ارتقاء با سرویس پک ها.
  • MVID یا Assemblies Identity module Version Id: در صورت کامپایل مجدد تغییر می‌کند.
  • Referenced Assembly's version ID: در صورت کامپایل مجدد اسمبلی ارجاع شده.
  • تغییر مجوزها: در صورتی که تغییری نسبت به اولین بار رخ دهد؛ مثلا در قسمت قبلی در مورد اجازه نامه اجرای کدهای ناامن صحبت کردیم. برای نمونه اگر در همین اجازه نامه تغییری رخ دهد، یا هر نوع اجازه نامه دیگری، برنامه مثل سابق (جیت) اجرا خواهد شد.
پی نوشت: در آپدیت‌های دات نت فریم ورک به طور خودکار ابزار ngen صدا زده شده و اسمبلی‌ها مجددا کمپایل و دخیره میشوند و برنامه سینک و آپدیت باقی خواهد ماند. 

کارایی پایین کد در زمان اجرا: استفاده از ngen از ابتدا قرار بود کارآیی را با حذف جیت بالا ببرد، ولی گاهی اوقات در بعضی شرایط ممکن نیست. کدهایی که ngen تولید می‌کند به اندازه‌ی جیت بهینه نیستند. برای مثال ngen نمی‌تواند بسیاری از دستورات خاص پردازنده را جز در زمان runtime مشخص کند. همچنین فیلدهایی چون static را از آنجا که نیاز است آدرس واقعی آن‌ها در زمان اجرا به دست بیاید، مجبور به تکنیک و ترفند میشود و موارد دیگری از این قبیل.
پس حتما نسخه‌ی ngen شده و غیر ngen را بررسی کنید و کارآیی هر دو را با هم مقایسه کنید. برای بسیاری از برنامه‌ها کاهش صفحه بندی یک مزیت و باعث بهبود کارآیی می‌شود. در نتیجه در این قسمت ngen برنده اعلام می‌شود.

توجه کنید برای سیستم‌هایی که در سمت سرور به فعالیت می‌پردازند، از آنجا که تنها اولین درخواست برای اولین کاربر کمی زمان می‌برد و برای باقی کاربران درخواست با سرعت بالاتری اجرا می‌گردد و اینکه برای بیشتر برنامه‌های تحت سرور از آنجا که تنها یک نسخه در حال اجراست، هیچ مزیت صفحه بندی را ngen ایجاد نمی‌کند.

برای بسیاری از برنامه‌های کلاینت که تجربه‌ی startup طولانی دارند، مایکروسافت ابزاری را به نام Managed Profile Guided Optimization Tool یا MPGO .exe دارد. این ابزار به تحلیل اجرای برنامه شما پرداخته و بررسی می‌کند که در زمان آغازین برنامه چه چیزهایی نیاز است. اطلاعات به دست آمده از تحلیل به سمت ngen فرستاده شده تا کد بومی بهینه‌تری تولید گردد. موقعیکه شما آماده ارائه برنامه خود هستید، برنامه را از طریق این تحلیل و اجرا کرده و با قسمت‌های اساسی برنامه کار کنید. با این کار اطلاعاتی در مورد اجرای برنامه در داخل یک پروفایل embed شده در اسمبلی، قرار گرفته و ngen موقع تولید کد، این پروفایل را جهت تولید کد بهینه مطالعه خواهد کرد.

در مقاله‌ی بعدی در مورد FCL صحبت‌هایی خواهیم کرد.