這篇文章介紹和梳理一下截止到 2022 年的 .NET 向系統編程探索的歷程。

2003 年的 Singularity 項目試圖讓 Windows 的內核態與用戶態應用完全建立在 .NET 托管世界上，并試驗了一個支持編譯到本機代碼的類似 C# 的語言，并發布了很多相關的論文。后來 Singularity 項目被放棄，因為當時的 CLR 和 C# 的類型系統被認為難以處理系統編程。

2008 年的 Midori 項目試圖讓 Windows 的用戶態應用全部建立在 .NET 上，并且出了很多讓 CLR 和 C# 類型系統向適合系統編程的方向改進的提案，例如 ref 相關和各種零分配抽象設施等等，同時誕生了 RedHawk 項目，也就是 .NET Native 的前身，一個以 UTC 為后端（MSVC 的代碼生成后端）的支持將 C# 代碼編譯到本機代碼的編譯器。

2015 年 Project N 項目將 RedHawk 編譯器帶到了 .NET Core 1.0 中，并且改名為 .NET Native，同時支持了 UWP。以及誕生了 LLILC 項目，實驗將 LLVM 作為后端的 JIT。另外，.NET 發布了下一代高吞吐量 JIT：RyuJIT，用于取代先前 UTC 后端的 JIT64，顯著改善了代碼生成效率和質量，并給 .NET Core 啟用。.NET Native 更名為 CoreRT 后開源，將 UTC 后端更換為 RyuJIT 后端。

2017 年開始在 CoreCLR、C# 和 .NET BCL 中加入 Midori 項目中探索出來的特性之一 ref struct 和 Span 系列。同年 LLILC 項目基本宣告失敗，主要因為 LLVM 導致的 JIT 吞吐量低下和 CoreCLR 與 LLVM 類型系統相關問題難以解決，該方案被放棄。另外，RyuJIT 正式上位成為 .NET Framework 和 .NET Core 的默認 JIT。

2019 年 CoreRT 更名為 NativeAOT 再次成為實驗性項目繼續發展，并分叉出 NativeAOT-LLVM 分支實驗將 LLVM 作為后端支持生成 WebAssembly 的將 .NET 程序集編譯到本機代碼的編譯器。同年 CoreRT 的一部分成果被拿去做 crossgen2，這是一個支持交叉編譯的生成本機代碼的編譯器，用來作為混合 AOT 方案。

2021 年 crossgen2 作為下一代 ReadyToRun 特性正式推出，同時也使得 .NET RyuJIT 支持了交叉編譯來生成各平臺和架構的代碼。

2022 年 Midori 項目提案的另一波語言特性繼續加入 CoreCLR 和 C#，諸如 ref fields、生命周期以及 ref struct 配套的泛型和反射支持等等，同時 NativeAOT 也正式發布。

這方面的探索仍在持續進行中，期待未來的發展，同時如有不對之處歡迎指出。