====== CLR (Common Language Runtime) ======

**CLR (Common Language Runtime)** je běhové prostředí a virtuální stroj, který tvoří základ [[.NET Framework|.NET Frameworku]]. Jedná se o klíčovou komponentu, která zajišťuje provádění kódu napsaného v libovolném [[.NET Framework#podporovane_jazyky|.NET jazyce]].

===== Základní funkce =====

CLR je zodpovědný za několik zásadních funkcí během běhu aplikace:

  * **Správa paměti** – automatické přidělování a uvolňování paměti prostřednictvím Garbage Collectoru
  * **Kompilace kódu** – převod MSIL (Microsoft Intermediate Language) na nativní strojový kód pomocí JIT kompilátoru
  * **Správa vláken** – řízení multithreadingu a synchronizace
  * **Zabezpečení** – kontrola oprávnění a bezpečnostní politiky (Code Access Security)
  * **Zpracování výjimek** – jednotný systém pro ošetření chyb napříč různými jazyky
  * **Type safety** – kontrola typové bezpečnosti kódu

===== Jak CLR funguje =====

Proces provádění .NET aplikace probíhá v těchto krocích:

  - Zdrojový kód v [[CSharp|C#]], VB.NET nebo jiném jazyce se zkompiluje do **MSIL** (Intermediate Language)
  - MSIL je uložen v assemblies (soubory .exe nebo .dll) spolu s metadaty
  - Při spuštění aplikace CLR načte assembly
  - **JIT kompilátor** (Just-In-Time) převádí MSIL na nativní strojový kód pro konkrétní procesor
  - Nativní kód je vykonán procesorem

===== Garbage Collection =====

Jednou z nejvýznamnějších funkcí CLR je **automatická správa paměti**:

  * Vývojář nemusí ručně uvolňovat paměť (jako v C/C++)
  * Garbage Collector automaticky detekuje a odstraňuje nepoužívané objekty
  * Používá **generační přístup** (Generation 0, 1, 2) pro optimalizaci výkonu
  * Zabraňuje běžným chybám jako memory leaks nebo dangling pointers

===== JIT kompilátor =====

**Just-In-Time (JIT) kompilátor** převádí MSIL na nativní kód:

  * **Normal JIT** – kompiluje metody při prvním zavolání
  * **Econo JIT** – rychlejší kompilace s menší optimalizací
  * **Pre-JIT** – kompilace celého assembly při instalaci (ngen.exe)

Kompilovaný kód je uložen v cache, taktakže každá metoda se kompiluje pouze jednou během běhu aplikace.

===== Výhody CLR =====

Použití CLR přináší několik významných výhod:

  * **Přenositelnost** – stejný MSIL kód běží na různých architekturách
  * **Jazyková interoperabilita** – různé .NET jazyky mohou snadno spolupracovat
  * **Bezpečnost** – kontrola kódu před spuštěním, izolace aplikací
  * **Výkon** – JIT optimalizace pro konkrétní hardware
  * **Spolehlivost** – automatická správa paměti snižuje počet chyb

===== CTS a CLS =====

CLR definuje dva důležité standardy:

  * **CTS (Common Type System)** – jednotný typový systém pro všechny .NET jazyky, definuje jak se typy chovají a jak spolu komunikují
  * **CLS (Common Language Specification)** – pravidla, která musí jazyky dodržovat pro zajištění interoperability

===== Managed vs Unmanaged Code =====

  * **Managed Code** – kód spuštěný pod kontrolou CLR, má přístup ke všem službám CLR
  * **Unmanaged Code** – kód běžící mimo CLR (např. COM komponenty, nativní DLL), nemá automatickou správu paměti

CLR umožňuje **interoperabilitu** mezi managed a unmanaged kódem pomocí:
  * P/Invoke – volání nativních Windows API
  * COM Interop – práce s COM komponentami

===== Assemblies =====

CLR pracuje s jednotkami nazývanými **assemblies**:

  * Základní stavební bloky .NET aplikací
  * Obsahují MSIL kód a metadata
  * Mohou být soubory .exe nebo .dll
  * **Private assemblies** – dostupné pouze pro jednu aplikaci
  * **Shared assemblies** – sdílené mezi aplikacemi v [[GAC]] (Global Assembly Cache)

===== Application Domains =====

CLR podporuje **izolaci aplikací** pomocí Application Domains (AppDomains):

  * Lehčí než procesy operačního systému
  * Umožňují běh více aplikací v jednom procesu
  * Poskytují izolaci a bezpečnostní hranice
  * Aplikace lze načítat a uvolňovat bez ukončení procesu

===== Verze CLR =====

CLR měl několik hlavních verzí odpovídajících verzím .NET Frameworku:

^ Verze CLR ^ Verze .NET Framework ^
| CLR 1.0 | .NET Framework 1.0 |
| CLR 1.1 | .NET Framework 1.1 |
| CLR 2.0 | .NET Framework 2.0, 3.0, 3.5 |
| CLR 4 | .NET Framework 4.x |

===== CoreCLR =====

Pro [[.NET Core]] byl vyvinut **CoreCLR** – open-source verze CLR:

  * Multiplatformní (Windows, Linux, macOS)
  * Modulárnější a lehčí
  * Optimalizovaný pro cloud a kontejnery
  * Aktivně vyvíjen na [[https://github.com/dotnet/runtime|GitHubu]]

===== Příklad =====

<code csharp>
// Jednoduchý C# program
using System;

class Program 
{
    static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("Hello from CLR!");
    }
}
</code>

Tento kód:
  - Se zkompiluje do MSIL
  - CLR ho načte při spuštění
  - JIT kompilátor ho převede na nativní kód
  - CLR zajistí garbage collection pro objekty
  - CLR zpracuje případné výjimky

===== Související pojmy =====

  * [[.NET Framework]] – celková platforma
  * [[MSIL]] – Microsoft Intermediate Language
  * [[JIT]] – Just-In-Time kompilátor
  * [[Garbage Collection]] – automatická správa paměti
  * [[GAC]] – Global Assembly Cache
  * [[CSharp]] – programovací jazyk C#
  * [[.NET Core]] – multiplatformní verze

===== Externí odkazy =====

  * [[https://learn.microsoft.com/cs-cz/dotnet/standard/clr|Microsoft dokumentace ke CLR]]
  * [[https://github.com/dotnet/runtime|CoreCLR na GitHubu]]