Процесс компиляции C# и Common Intermediate Language (CIL)

Что такое CIL?

CIL (Common Intermediate Language) — это промежуточный язык, в который компилируется исходный код C# перед выполнением. Он стандартизирован в рамках CLI (Common Language Infrastructure) и раньше назывался MSIL (Microsoft Intermediate Language).

Программы на C#, VB.NET, F#, и других языках .NET сначала компилируются в CIL, а не напрямую в машинный код.

Этапы компиляции C# программы

1. Написание кода

Код пишется на C# в файле с расширением .cs.

class Program {
    static void Main() {
        Console.WriteLine("Hello, world!");
    }
}

2. Компиляция в CIL (файлы `.dll` или `.exe`)

С помощью компилятора csc (C# Compiler) код преобразуется в CIL, который сохраняется в сборке — файле .dll (библиотека) или .exe (исполняемый файл).

csc Program.cs
# Создаст Program.exe

На этом этапе код ещё не исполняется. Он просто хранится в виде CIL-инструкций в сборке.

3. Загрузка CLR и JIT-компиляция

Когда ты запускаешь .exe или подключаешь .dll:

.NET CLR (Common Language Runtime) загружает сборку.
JIT-компилятор (Just-In-Time) преобразует CIL в машинный код, который понимает конкретный процессор (x64, ARM и т.д.).
После этого программа выполняется.

.NET 6+ может использовать ReadyToRun (R2R) или AOT (Ahead-of-Time) компиляцию, чтобы ускорить запуск.

Что находится внутри .dll и .exe сборок?

Компонент	Описание
CIL-код	Промежуточный код, который исполняется CLR через JIT-компиляцию
Метаданные	Информация о типах, методах, свойствах, пространствах имён и т.п.
Манифест сборки	Информация о версии, зависимостях, культуре, имени сборки и т.п.
Ресурсы (опц.)	Встроенные изображения, строки, локализация и другие данные
Символы отладки	(если присутствует `.pdb`) — соответствие строк кода и CIL-инструкций

Пример: как выглядит CIL

Пример C#:

int Add(int a, int b) => a + b;

CIL (упрощённо):

.method public hidebysig static int32 Add(int32 a, int32 b) cil managed
{
    .maxstack 2
    ldarg.0
    ldarg.1
    add
    ret
}

ldarg.0 — загрузка первого аргумента на стек
add — сложение двух верхних значений на стеке
ret — возврат результата

Какие технологии взаимодействуют с CIL?

Технология	Роль в процессе
`Roslyn`	Компилятор C#, генерирует CIL
`CoreCLR` / `CLR`	Исполняет CIL, использует JIT
`ILDasm`	Разборщик: показывает CIL из сборки
`ILSpy`, `dnSpy`	Декомпиляторы: показывают CIL и C#
`Mono`	Кроссплатформенная реализация CLR
`dotnet publish`	Компиляция и упаковка для публикации

Почему используется CIL?

✅ Независимость от архитектуры: один .dll или .exe может выполняться на разных системах
✅ Поддержка многих языков (VB.NET, F#, C++/CLI) в рамках одного рантайма
✅ Оптимизация на стадии JIT под конкретную платформу

Резюме

Этап	Что происходит
1	Код пишется на C#
2	Компилируется в CIL → .dll/.exe
3	CLR загружает сборку
4	JIT преобразует CIL в машинный код
5	Код исполняется на системе

Полезные команды

# Посмотреть CIL код
ildasm Program.exe

# Декомпиляция через ILSpy
ilspy Program.dll

# Компиляция проекта
dotnet build

# Публикация со сборкой ReadyToRun
dotnet publish -r win-x64 -p:PublishReadyToRun=true

Процесс Компиляции C# И Common Intermediate Language (Cil)