处理 .NET 中的 32 位、64 位和AnyCPU 编译选项

您是否曾想过 Visual Studio IDE 为什么提供 3 种编译选项 - x86、x64 和 Any CPU？
虽然大多数人都知道这些选项，但很多人仍然不清楚这些选项的意义（包括我早期职业生涯中也是如此）。因此，在这篇文章中，我希望能够消除一些疑虑。

Windows 操作系统经历了多年的发展，从最初的 **16 位** 操作系统，过渡到 **32 位**（x86），再到最近的 **64 位**（x64）。

为什么要在 32 位之上使用 64 位操作系统？

要理解这一点，让我们先了解 **32 位** 和 **64 位** CPU 的能力。

• 32 位 CPU

  • 地址指针大小为 **32 位** -> 可以访问 **2^32 (4,294,967,296)** 个离散地址。
  • 这允许程序在内存中创建高达 **4 GB** 大小的数据结构。

• 64 位 CPU

  • 地址指针大小为 **64 位** -> 可以访问 **2^64 (18,446,744,073,709,551,616)** 个离散地址。
  • 这允许程序在内存中创建高达 **16 EB**（艾字节）大小的数据结构。

• 主要优势（64 位相对于 32 位）

  • 与 **32 位** CPU 相比，**64 位** CPU 上的进程可以处理更多的数据集（仅受限于物理内存）。
  • 一个 **64 位** 整数进行算术或逻辑运算，使用 **64 位** 类型（如 **C#** 的 long）比使用两个 **32 位** 操作实现的运算更快。

• 总而言之，在所有实际应用场景下……

  • 使用大量内存的应用程序，如图像和视频编辑软件、3D 渲染工具和视频游戏，将能更好地利用 **64 位架构** 和操作系统，特别是当机器拥有 **8 GB** 甚至 **16 GB** 的 **RAM**，并且可以分配给需要它的应用程序时。

理解 32 位、64 位和 Any CPU 编译的 PE 文件行为

• 在 32 位机器上

  • **Any CPU**：作为 **32 位** 进程运行，可以加载 **Any CPU** 和 x86 程序集，如果尝试加载 x64 程序集，将收到 BadImageFormatException。
  • **Any CPU-32 位优先（默认）**：与 **Any CPU** 相同。
  • **x86**：与 **Any CPU** 相同。
  • **x64**：始终收到 BadImageFormatException。

• 在 64 位机器上

  • **Any CPU**：作为 **64 位** 进程运行，可以加载 **Any CPU** 和 x64 程序集，如果尝试加载 x86 程序集，将收到 BadImageFormatException。
  • **Any CPU-32 位优先（默认）**：作为 **32 位** 进程运行，可以加载 **Any CPU** 和 x86 程序集，如果尝试加载 x64 程序集，将收到 BadImageFormatException。
  • **x86**：作为 **32 位** 进程运行，可以加载 **Any CPU** 和 x86 程序集，如果尝试加载 x64 程序集，将收到 BadImageFormatException。
  • **x64**：与 **Any CPU** 相同。

Any CPU-32 位优先

这是从 **.NET 4.5** 和 **Visual Studio 11** 开始引入的新选项。它是 **Any CPU** 的一个新子类型，也是 **IDE** 中的默认编译选项。

您可以在项目属性中检查此项，如下图所示…

32 位 PE 在 64 位架构上如何工作？

• 通常，只有 **32 位** PE 可以加载到 **32 位** 进程中，只有 **64 位** PE 可以加载到 **64 位** 进程中。
• 当 **32 位** PE 在 **64 位** 操作系统上运行时，它会在 **“WOW”**（**Windows-32 on Windows-64**）中运行，为进程呈现一个 **32 位** 操作系统的 *假象*。

为什么引入 Any CPU 编译选项？

• 在 **64 位** Windows 操作系统出现之前，只有 **32 位** PE（当然，我们在此讨论中不考虑 **16 位** 操作系统），因此在编译时，这些 PE 被标记为 **32 位**，没有歧义。
• 随着 **64 位** Windows 操作系统的引入，必须做出一个决定——默认情况下，二进制文件应该被标记为 **32 位** 还是 **64 位**？
• 从技术上讲，托管二进制文件没有 *硬 CPU 依赖性* - 它们可以是 **32 位** 或 **64 位**。
• 但是，需要一种方法来让 **32 位** 和 **64 位** 进程重用 .NET 库。为此，**OS 加载器** 的支持得到了扩展，以支持 **体系结构中立** 的 PE 文件 **（Any CPU）**。
• 对于 **Any CPU** PE，**OS 加载器** 决定如何初始化进程。在 **64 位** 操作系统上，它们作为 **64 位** 进程运行；在 **32 位** 操作系统上，它们作为 **32 位** 进程运行。

希望这篇文章有助于澄清一些事情！！
我将在未来的文章中介绍如何识别 PE 的 **体系结构亲和性**。

缩写

• **PE**：进程可执行文件（EXEs 和 DLLs）

参考文献

• 截至 .NET 4.5 和 Visual Studio 11，AnyCPU 真正意味着什么
• AnyCPU EXEs 通常比它们有价值时更麻烦
• 问答 - 64 位处理器的优点是什么？
• 问答 - C# 是为 32/64 位编译，还是为 Any CPU 编译？
• 问答 - Visual Studio 的“Any CPU”目标是什么意思？

文章 处理 .NET 中的 32 位、64 位和 Any CPU 编译选项 首次出现在 Sundeep Kamath 的博客。