Unity内C#脚本的编译运行

本文概述了 Unity 中 C# 脚本可能经历的不同编译与运行流程。有待进一步整理润色。

一、常规 .NET 环境下的 C# 编译执行（对比参考）

在开始讨论 Unity 之前，先看一下最常见的 .NET 程序是如何从 C# 源码变成可以运行的机器码的（以 .NET 6/.NET Framework 等为例）：

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    A["C# 源代码"] --> B["C# 编译器 (Roslyn 等)<br/>生成 IL (中间语言)"]
    B --> C[".dll / .exe<br/>(IL + 元数据)"]
    C --> D["JIT（Just In Time 编译） 或 AOT 编译"]
    D --> E["最终的机器码 (01010101)"]

C# 源代码：就是我们日常写的 .cs 脚本。
编译器：将 .cs 编译为 IL（Intermediate Language），并存储在 .dll 或 .exe 文件。
JIT / AOT：在运行时（或在发布时），由 CLR 或其他运行时环境将 IL 转换为机器码。
机器码：最终在操作系统和 CPU 上执行。

这个流程在 Unity 的编辑器里，也或多或少有类似之处，只是 Unity 在发布构建时会有更多处理。

二、Unity 编辑器模式下的脚本执行（Mono）

当你在 Unity 编辑器 中按下 “Play” 时，大多数时候脚本是通过 Mono（或可选的 .NET Core 体验）来执行的，以便实现快速开发、调试、热重载等需求。

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    A["C# 源代码"] --> B["Unity 自带编译器 (基于 Roslyn)<br/>生成 IL (DLL)"]
    B --> C["Mono 运行时 (JIT)"]
    C --> D["即时生成并执行机器码"]

编辑器下，Unity 并不会做复杂的 AOT 转换，为的是让开发者能快速迭代、打断点调试。
如果项目中启用了 Burst Compiler，则标记了 [BurstCompile] 的方法依旧会由 Burst 专门编译出更高性能的机器码（详见后文）。

三、发布构建时的 IL2CPP 工作原理

一旦我们要真正发布项目（尤其是移动设备或主机平台），Unity 通常会启用 IL2CPP。这是 Unity 提供的“IL -> C++ -> 机器码”的 AOT 编译流程。大致可以分为以下步骤：

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flowchart LR
    C0["C# 源代码"] --> C1["编译器生成 IL (DLL)"]
    C1 --> C2["IL2CPP: 将 IL 转换成 C++ 代码"]
    C2 --> C3["使用平台原生 C++ 编译器<br/>编译为目标机器码"]
    C3 --> C4["可执行文件 / 动态库"]

IL2CPP 会分析所有脚本生成的 IL，将其转成一堆对应的 C++ 源文件。
最后，再由平台自带的编译器（如 Clang、MSVC、Android NDK 等）把 C++ 编译为可执行文件或库。
对于很多限制 JIT 的平台（如 iOS）或游戏主机，这是必然选择。

AOT 与反射

即使走了 AOT，一些反射功能仍然可用，只要相关元数据没有被裁剪（Stripping）。Unity 会在构建时把必要的元数据打包进去，以支持 Type.GetType, MethodInfo.Invoke 等常见的反射用法。但像 System.Reflection.Emit 这种动态生成代码的操作，在 AOT 环境下就行不通了。

四、Burst Compiler：在关键代码上进一步优化

Burst Compiler 是 Unity 针对 Job System / DOTS / ECS 高并发场景下的高性能编译器。它可以直接从 IL 生成深度优化的机器码（包括 SIMD、向量化等），提升运算密集型逻辑的速度。它与 Mono 或 IL2CPP 并不冲突，而是并行存在：

在 编辑器（Mono） 下运行时，如果方法标记了 [BurstCompile]，则在运行时可由 Burst 编译器编译成机器码；如果 Burst 编译失败或不启用，则回退到 Mono JIT 的托管版本。
在 IL2CPP 构建中，带 [BurstCompile] 的代码同样会由 Burst 做“IL -> 机器码”的转换，然后与 IL2CPP 转换的代码一同打包进最终可执行文件。Job System 在调度时会直接调用 Burst 优化后的函数指针。

简化的流程可用下图展示（以编辑器下 Mono + Burst 为例）：

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    B0["C# 源码含<br/>[BurstCompile]方法"] --> B1["编译器 -> IL(DLL)"]
    B1 --> B2["Burst 编译器<br/>(针对特定方法)"]
    B2 --> B3["生成优化后的机器码"]
    B1 --> B4["Mono JIT<br/>(处理其余代码)"]
    B4 --> B5["机器码 (常规)"]
    B3 --> B6["Job System 调度<br/>高性能函数指针"]
    B5 --> B6

最终运行时，非 Burst 方法走 Mono JIT 的机器码，Burst 方法则调用专门优化过的那部分机器码。

五、总结

编辑器模式（Mono 或 .NET Core）：C# 脚本以常规 IL 形式编译后，通过 Mono JIT（或 .NET Core）运行，方便开发调试。
IL2CPP：发布构建时，把所有 IL 转为 C++ 并再编译为目标机器码，适配各种平台并满足 AOT 需求。
Burst Compiler：对有 [BurstCompile] 标记的代码进行更高强度的优化编译，可与 Mono 或 IL2CPP 同时使用，从而提升数据并行任务的性能。
反射等元数据相关功能，在 AOT 环境下仍旧可用，只要确认编译时没有被裁剪。

上述流程组合在一起，就形成了Unity 在不同阶段、不同平台上对 C# 脚本编译与运行的灵活方案：编辑器开发时尽量高效迭代，发布时尽量兼容性好并尽量获取更高性能，而对于关键性能区域（Jobs/ECS），再借助 Burst 来让你的游戏或应用运行得更快。