Che cos'è la Common Language Infrastructure (CLI)?

Common Language Infrastructure (CLI) è un framework standardizzato sviluppato da Microsoft per la creazione e l'esecuzione applicazioni scritto in modo diverso linguaggi di programmazione. Fornisce una piattaforma indipendente dal linguaggio che consente l'interoperabilità del codice, consentendo a vari linguaggi di lavorare insieme senza problemi.

Che cos'è l'infrastruttura linguistica comune?

Common Language Infrastructure (CLI) è un'architettura standardizzata progettata da Microsoft per supportare lo sviluppo e l'esecuzione di applicazioni software scritte in più linguaggi di programmazione di alto livello. La CLI fornisce un ambiente in cui il codice di linguaggi diversi può interagire, sfruttando un insieme unificato di servizi e librerie.

Questo framework include la definizione di tipi di dati, esecuzione di codice e altro runtime comportamenti, garantendo che i programmi possano essere eseguiti su vari hardware e piattaforme software senza modifiche. Astraendo la piattaforma sottostante, la CLI consente agli sviluppatori di scrivere codice nel linguaggio preferito mantenendo compatibilità e prestazioni. Il sistema include anche un robusto modello di sicurezza, garbage collection, gestione delle eccezioni e supporto per tipi dinamici.

Componenti dell'infrastruttura linguistica comune

Common Language Infrastructure è costituita da diversi componenti principali che insieme facilitano lo sviluppo e l'esecuzione di applicazioni in un ambiente multilingue. Ciascun componente svolge un ruolo cruciale nel garantire l'interoperabilità del linguaggio, la gestione del runtime e la coerenza dell'esecuzione. Loro includono:

• Sistema di tipo comune (CTS). CTS definisce il modo in cui i tipi di dati vengono dichiarati, utilizzati e gestiti nell'ambiente runtime. Garantisce che i tipi utilizzati in diversi linguaggi di programmazione possano interoperare stabilendo un quadro comune per la rappresentazione dei tipi di dati. Ciò consente una perfetta integrazione e comunicazione tra codice scritto in linguaggi diversi.
• Specifica del linguaggio comune (CLS). CLS fornisce una serie di regole e linee guida che i linguaggi devono seguire per garantire che possano interagire con altri linguaggi conformi a CLS. Questa specifica definisce un sottoinsieme di CTS che tutte le lingue destinate alla CLI devono supportare, promuovendo l'interoperabilità e riducendo le barriere linguistiche.
• Sistema di esecuzione virtuale (VES). VES, noto anche come Common Language Runtime (CLR) nel framework .NET, è responsabile della gestione dell'esecuzione di programmi conformi alla CLI. Fornisce servizi quali gestione della memoria, applicazione della sicurezza, gestione delle eccezioni e compilazione just-in-time (JIT) del codice IL (Intermediate Language) nel codice macchina nativo.
• Metadati. Metadati descrive la struttura del codice e i tipi al suo interno, incluse classi, interfacce, metodi e campi. Fornisce informazioni essenziali che il runtime utilizza per il controllo del tipo, la sicurezza e il marshalling, consentendo un elevato grado di introspezione e autodescrizione nel codice.
• Lingua intermedia (IL). IL, noto anche come Common Intermediate Language (CIL) o Microsoft Intermediate Language (MSIL), è il CPU-insieme indipendente di istruzioni in cui vengono compilati i linguaggi CLI. Il VES esegue IL convertendolo in codice nativo utilizzando la compilazione JIT o la compilazione anticipata (AOT), consentendo l'indipendenza e l'ottimizzazione della piattaforma.

Come funziona l'infrastruttura linguistica comune?

La Common Language Infrastructure (CLI) funziona come un framework completo che consente lo sviluppo e l'esecuzione di applicazioni scritte in più linguaggi di programmazione, garantendo l'interoperabilità e un'esecuzione efficiente. Ecco una panoramica di come funziona la CLI:

1. Compilazione del codice sorgente. Quando scrivi codice in un linguaggio supportato dalla CLI, il file codice sorgente viene compilato dal rispettivo compilatore del linguaggio in un linguaggio intermedio (IL), che è indipendente dalla CPU. Questo codice IL è un insieme di istruzioni di basso livello utilizzato da tutti i linguaggi conformi alla CLI, garantendo coerenza e interoperabilità.
2. Generazione di metadati. Oltre a IL, il compilatore genera metadati, che descrivono i tipi, i membri e i riferimenti all'interno del codice. I metadati includono informazioni su classi, metodi, campi e altre strutture di dati, facilitando il controllo del tipo, l'applicazione della sicurezza e altri servizi di runtime.
3. Creazione dell'assieme. Il codice IL e i metadati vengono assemblati insieme in un assembly, che può essere un eseguibile (.exe) o una libreria (.dll). Gli assembly sono gli elementi costitutivi delle applicazioni CLI e possono essere condivisi e riutilizzati in diverse applicazioni.
4. Esecuzione tramite sistema di esecuzione virtuale (VES). Quando viene eseguito un assembly, subentra il sistema di esecuzione virtuale (VES), noto anche come Common Language Runtime (CLR) in .NET. Il VES carica l'assembly, legge i metadati e inizia l'esecuzione convertendo il codice IL in codice macchina nativo utilizzando la compilazione just-in-time (JIT). In alternativa, è possibile utilizzare la compilazione anticipata (AOT) per convertire IL in codice nativo prima dell'esecuzione, migliorando le prestazioni.
5. Gestione della memoria. VES gestisce la gestione della memoria attraverso la garbage collection automatica. Questo processo identifica e libera la memoria non più in uso, impedendo la memorizzazione perdite e ottimizzare l’utilizzo delle risorse.
6. Applicazione della sicurezza. La CLI incorpora un solido modello di sicurezza che applica la sicurezza dall'accesso di codice (CAS) e l'indipendenza dai tipi, garantendo che il codice venga eseguito entro limiti e autorizzazioni definiti. Ciò impedisce l'accesso non autorizzato e l'esecuzione di codice dannoso.
7. La gestione delle eccezioni. VES fornisce un meccanismo coerente di gestione delle eccezioni in tutti i linguaggi conformi alla CLI, consentendo agli sviluppatori di scrivere applicazioni robuste e tolleranti agli errori. Le eccezioni vengono gestite in modo uniforme, garantendo che gli errori vengano rilevati e gestiti in modo appropriato.
8. Interoperabilità. Il Common Type System (CTS) e la Common LanguageSpecification (CLS) garantiscono che linguaggi diversi possano funzionare insieme senza problemi. CTS definisce un insieme comune di tipi di dati e operazioni, mentre CLS specifica le funzionalità che i linguaggi devono supportare per garantire l'interoperabilità. Ciò consente l'integrazione di componenti e librerie scritte in diversi linguaggi all'interno di un'unica applicazione.

Vantaggi dell'infrastruttura linguistica comune

La Common Language Infrastructure (CLI) offre numerosi vantaggi che migliorano lo sviluppo e l'esecuzione del software in diversi linguaggi di programmazione. Questi vantaggi contribuiscono a una maggiore efficienza, interoperabilità e manutenibilità nel processo di sviluppo:

• Interoperabilità. La CLI consente a diversi linguaggi di programmazione di lavorare insieme senza problemi. Ciò consente agli sviluppatori di utilizzare il linguaggio migliore per ogni attività specifica all'interno di una singola applicazione, facilitando la collaborazione e il riutilizzo del codice.
• Indipendenza dalla piattaforma. I programmi scritti utilizzando la CLI possono essere eseguiti su varie piattaforme hardware e software senza modifiche. Questa compatibilità multipiattaforma garantisce che le applicazioni possano raggiungere un pubblico più ampio e adattarsi facilmente a diversi ambienti.
• Sistema di tipo unificato. Il Common Type System (CTS) nella CLI fornisce un framework coerente per la definizione e l'utilizzo dei tipi di dati. Questa standardizzazione riduce gli errori legati al tipo e semplifica la manipolazione dei dati tra le lingue.
• Sicurezza. La CLI include un solido modello di sicurezza che aiuta a proteggere le applicazioni da varie minacce. Applica la sicurezza e la verifica dell'accesso al codice, garantendo che venga eseguito solo codice sicuro e autorizzato.
• Esecuzione gestita. Il sistema di esecuzione virtuale (VES) gestisce l'esecuzione dei programmi, fornendo servizi come la garbage collection, la gestione delle eccezioni e la gestione delle risorse. Questo ambiente gestito riduce il rischio di perdite di memoria e migliora la stabilità dell'applicazione.
• Ottimizzazione delle prestazioni. La CLI include funzionalità che ottimizzano le prestazioni, come la compilazione just-in-time (JIT). Questo traduce il codice della lingua intermedia in codice macchina nativo in runtime, migliorando la velocità e l’efficienza di esecuzione.
• Mercato flexflessibilità. Supportando più linguaggi di programmazione, la CLI offre agli sviluppatori flexcapacità di scegliere gli strumenti e i linguaggi migliori per i propri progetti. Ciò favorisce l’innovazione e consente ai team di sfruttare in modo efficace le competenze e le risorse esistenti.