一直以来很好奇，为什么unity可以跨平台开发，用了这么久还是有必要弄清楚的，所以今天特地研究了一下，记录下来，也供大家学习。

Unity介绍：

Unity3D主要包括两个部分：Unity Engine和Unity Editor。提供了UnityEngine.dll和UnityEditor.dll两个动态库。

Unity Engine：C/C++编写，由平台相关代码，图形API、物理引擎、灯光、网络层接口等组成，编译为UnityEngine.dll，各平台不同，用户Shader代码也属于这一层的内容；

Unity Editor：IDE工具，大部分是由C#编写，插件也是用C#编写（调用UnityEditor.dll开发），用户脚本可用C#/JS/Boo编写，项目代码最后由Mono编译。

Mono介绍：

Mono是一个由Xamarin公司所赞助的开源项目。它基于通用语言架构（Common Language Infrastructure ，缩写为CLI）和C#的ECMA 标准（Ecma-335、Ecam-334），提供了微软的.Net框架的另一种实现。与微软的.Net框架不同的是，Mono具备了跨平台的能力，也就是说它不仅能运行在Windows系统上，而且还可以运行在Mac OSX、Linux甚至是一些游戏平台上。

Mono主要有以下部分组成：

C#编译器——mcs
运行时：即时编译器JIT 与AOT。以及GC，类库加载器等等。
基础类库（BCL）
Mono类库。提供了超出微软.NET的一些类，提供了许多额外功能，主要是用于构建其他操作系统上的应用

Unity与mono的交互:

众所周知的一点是，Unity3D游戏引擎本身是用C/C++写成的，将你的Mono运行时嵌入到unity之后，我们的应用就获取了一个完整的虚拟机运行环境。而这一步需要将“libmono”和应用链接，一旦链接完成, 我们再将Mono运行时初始化，一旦Mono运行时初始化成功，那么下一步最重要的就是将CIL代码加载进来，之后就可以解释执行C#代码了。

//链接方式：在unity c++中初始化
#include <mono/metadata/mono-config.h>MonoDomain* domain;
//mono_jit_init这个方法会返回一个MonoDomain，用来作为盛放托管代码的容器。
//其中的参数managed_binary_path，即应用运行域的名字。
domain = mono_jit_init(managed_binary_path);

CIL介绍：

CIL（Common Intermediate Language通用中间语言，也叫做MSIL微软中间语言）是一种代码指令集，CIL可以在任何支持CLI（Common Language Infrastructure，通用语言基础结构）的环境中运行，就像.NET是微软对这一标准的实现，Mono则是对CLI的又一实现。由于CIL能运行在所有支持CLI的环境中，那么就和和具体的平台或者CPU无关。这样就无需根据平台的不同而部署不同的内容了。

跨平台原理：

MCS编译器：Mono中C#编译器，是mcs把C#编译为dll（IL代码集合）。
JIT编译：或者又称为动态编译,将IL代码转为对应平台原生码（Native Code）并且将原生码映射到虚拟内存中执行。JIT编译的时候IL是在依托Mono运行时，转为对应的原生码后在依托本地运行。但它同时也会将编译过的代码进行缓存，而不是每一次都进行编译。所以说它是静态编译和解释器的结合体。
AOT编译：在程序运行之前，先把部分dll中的IL代编译为原生码（Native Code）

因此从上面可以看出unity跨平台的原理：使用mcs把c#（或者js）翻译成IL并生成dll或者exe，应用在平台执行时，先载入mono运行时，mono通过JIT,AOT将IL转成Native Code,然后运行在对应平台上。换言之mono运行的其实IL语言，IL也并非真正的在本地运行，而是在mono运行时中运行的，运行在本地的是被编译后生成的原生码。

IOS的IL2CPP：

使用Mono的时候，脚本的编译运行如下图所示：

简单的来说，3大脚本被编译成IL，在游戏运行的时候，IL和项目里其他第三方兼容的DLL一起，放入Mono VM虚拟机，由虚拟机解析成原生码，并且执行。但是使用IL2CPP将会增加一些步骤如下：

在得到中间语言IL后，使用IL2CPP将他们重新变回C++代码，然后再由各个平台的C++编译器直接编译成能执行的原生汇编代码。

好处:

对于iOS平台，由于不允许运行时生成Native Code，因为ios被禁止了jit，因此上面方式采用Full-AOT的模式，利用IL2CPP将所有IL先转成C++ Code，而C++是可以跨平台编译执行的，因此有效的解决的ios问题。
根据官方的实验数据，换成IL2CPP以后，程序的运行效率有了1.5-2.0倍的提升。
可以利用现成的在各个平台的C++编译器对代码执行编译期优化，这样可以进一步减小最终游戏的尺寸并提高游戏运行速度。
由于动态语言的特性，他们多半无需程序员太多关心内存管理，所有的内存分配和回收都由一个叫做GC（Garbage Collector）的组件完成。虽然通过IL2CPP以后代码变成了静态的C++，但是内存管理这块还是遵循C#的方式，这也是为什么最后还要有一个 IL2CPP VM的原因：它负责提供诸如GC管理，线程创建这类的服务性工作。但是由于去除了IL加载和动态解析的工作，使得IL2CPP VM可以做的很小，并且使得游戏载入时间缩短。

参考：

IL2CPP是什么：https://www.cnblogs.com/decode1234/p/10270911.html
unity mono .net的关系：https://www.cnblogs.com/u3ddjw/p/10909975.html
从游戏脚本语言说起，剖析Mono所搭建的脚本基础 :https://www.cnblogs.com/murongxiaopifu/p/4557365.html
Unity3D工具、Mono工具、内部脚本工作原理以及跨平台特性:https://www.jianshu.com/p/78b31c4a595b

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