淺析Hello World源碼是如何被Mono執行
本文目的很簡單，簡單分析一下下面語句是如何被Mono Runtime執行的：
- public class Hello1
- {
- public static void Main()
- {
- System.Console.WriteLine("Hello, World!");
- }
- }
由于自己也是剛接觸Mono源碼，以前一直停留于簡單的應用之上，所以本文的分析不全面，只是為了能大致的了解Mono的執行流程，對基本的函數和流程有所了解，所以本文的風格為流水帳。
一、先簡單的看下Mono源碼的目錄中的幾個重要文件夾：
我這里使用的是不知道什么時候下載的某個歷史版本2.6.7，目前我覺得重要的就3個文件夾，mcs為base framework這里除了常見的System namespace下的各種重要程序集之外還有以Mono作為namespace的一些程序集，聽雨痕說玩Mono不能錯過這些程序集，有空看下；libgc文件夾里貌似是提供GC的支持庫；最重要一個文件夾就是mono了，下面著重看下這個目錄，這里實現的是Mono Runtime，本文調試的代碼也主要是這里的。
1.arch：此目錄放了各種不同處理器的差異代碼，看下x86里面就兩個文件x86-codegen.h和tramp.c，這個tramp.c通過調用x86-codegen.h里的各種奇怪的宏提供了兩個方法mono_arch_create_method_pointer和mono_arch_create_trampoline，依這個名字看是由MonoMethod *method生成一個本機代碼的指針。。。不過這兩個方法太過抽象還沒看懂，先放到一邊。
2.io-layer：從這個目錄下的各個文件名來看，這個是和操作系統打交道的，比如posix,socket,threads,semaphores,io等等，這個我很感興趣，特別是P/Invoke是如何和這些打交道的，這一塊在以后也可以做深入的分析。
3.metadata：這一塊是實現cli的，比如appdomain,assembly,class&object,cominterop,exception等等，不過還有gc,coree,filewatcher等等，看來這里不只是cli的實現，還有一堆其他的東西。
4.mini：這個名字起的很奇怪，為啥叫mini呢？我猜可能是為了和mono對應吧。。。其實這里是Mono Runtime里最基礎的部分，比如aot，Linear IR的jit，debugger等等，當然main函數也再這里。
5.utils和其他：utils提供一些基礎設施方面的功能，比如內存分配方面的，常見的數據結構實現，以及各種工具方法。其他的幾個文件夾我暫時沒發現有價值的東西，先擱在一邊。
二、切入正題，打斷點分析源碼
1.***步嘗試：找出編譯的步驟和執行的入口，單步來分析執行流程。在mono_main() at driver.c里找到了main_thread_handler方法，這個是mono在解析完一系列args后的調用，這個方法是入口，接著往下看，由于沒有使用mono_compile_aot，所以直接使用mono_domain_assembly_open打開程序集，執行mono_jit_exec。。。。具體的細節就不再寫下去了，因為我發現這樣寫分析的方法沒有人能看懂，我自己都懶得看。但是結果得說一下，通過這種方式我最終也沒有找到再哪點輸出了Hello World！把我記的筆記貼出來，換一種方法
- mono_main:driver.c
- main_thread_handler:driver.c
- mono_jit_exec :driver.c
- mono_runtime_run_main：object.c
- mono_runtime_exec_main：object.c
- mono_runtime_invoke:mini.c
- runtime_invoke：指針。
- mono_custom_attrs_from_method：reflection.c，原來是取是否要線程安全的。
- mono_jit_compile_method_with_opt：mini.c
- mono_jit_compile_method_inner：MONO_USE_AOT_COMPILER
- mono_compile_create_vars這個創建私有作用域的變量嗎？
- mono_method_get_header獲取_MonoMethodHeader是做什么的？
- mono_arch_create_vars指定特定arch的操作。
- mono_method_to_ir：mono_method_to_ir.c這個好生疏阿。Translate the .net IL into linear IR
- mono_method_to_ir是一個很重要的方法，在這里實現了il的解析。
- mono_optimize_branches：優化分支，開始執行代碼優化了，編譯理論書上寫的沒錯。
2.第二次嘗試：找到在哪執行了向stdout上寫hello world! 這一次直接一點，直接去找最終的執行函數，中間的無數步驟先忽略。最初我再源碼里翻出了console-io.h這個頭文件，發現這里有操作console的，然后就斷點阿，每個相關的函數都斷上，執行的***只有初始化函數命中了，嘗試失敗。那么到底再哪點往stdout寫數據呢？我再次嘗試一種方法，在執行時加上--trace選項（即再terminal里執行mono --trace hello.exe >> hello.trace.out），把執行流程重定向的一個文本文件中，輸出了700多行，恩，我想從這里找出點線索。
1.首先在hello.trace.out文件里搜索Hello, World!字符串，找到幾個匹配的地方，其中有一個是 [0xb75616f0: 0.02866 1] ENTER: System.Console:WriteLine (string)([STRING:0x53fa0:Hello, World!], ) 從這個trace的結果上可以看出，[]包括的是地址和時間，后面跟著ENTER:，于是我就再代碼里搜索ENTER:，找到/mono/mini/trace.c的342行，加上條件斷點：fname = "System.Console:WriteLine"，執行一下，ok，命中斷點，堆棧信息如下。
- Thread [1] 8643 (Suspended : Breakpoint)
- mono_trace_enter_method() at trace.c:342 0x80dbe6c
- 0xfb817c
- 0xfb8225
- 0xfb80f8
- mono_jit_runtime_invoke() at mini.c:4,789 0x8065cc1
- mono_runtime_invoke() at object.c:2,613 0x8195d35
- create_exception_two_strings() at exception.c:133 0x81e6a9f
- mono_exception_from_name_two_strings() at exception.c:156 0x81e6adf
- create_exceptions() at appdomain.c:185 0x818b9e4
- mono_runtime_init() at appdomain.c:262 0x818bc0d
- mini_init() at mini.c:5,520 0x806734a
- mono_main() at driver.c:1,623 0x80ec127
- main() at main.c:34 0x805b950
再看看后面幾個的調用
- System.IO.SynchronizedWriter:WriteLine
- System.IO.TextWriter:WriteLine
- System.IO.UnexceptionalStreamWriter:Write
- System.IO.StreamWriter:Write
- ......
- System.IO.MonoIO:Write
都是同樣的調用堆棧，另外有關于這些System.Console相關的函數都在mono-2.6.7/mcs/class/corlib/System/Console.cs里，這個代碼里有MonoLimitation和#if NET_2_1 && !MONOTOUCH部分符號，有點意思。
2.現在可以大致確定每個clr的方法調用都是由mono_jit_runtime_invoke發出的，但是我有點不解的是有三個函數沒有symbol，直接顯示的是函數地址，這給我的進一步分析帶來了難度，來看看是為什么。執行函數返回退回到堆棧mono_jit_runtime_invoke，可以看到那幾個沒有符號信息的地址是由runtime_invoke這個函數執行的。轉到定義，可見
- MonoObject *(*runtime_invoke) (MonoObject *this, void **params, MonoObject **exc, void* compiled_method);
- ......
- if (!info->dyn_call_info)
- info->runtime_invoke = mono_jit_compile_method (invoke);
- ......
- runtime_invoke = info->runtime_invoke;
- ......
- return runtime_invoke (obj, params, exc, info->compiled_method);
可見runtime_invoke是由mono_jit_compile_method這個方法進行jit生成的代碼，怪不得找不到符號了。
3.繼續深入到mono_jit_compile_method_with_opt這個動態代碼生成的函數，關于jit方面的，留下次分析吧。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zffl/archive/2011/03/13/1983007.html
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