详解.NET IL代码

news2024/11/17 12:47:48

IL是什么？

Intermediate Language （IL）微软中间语言

C#代码编译过程？

C#源代码通过LC转为IL代码，IL主要包含一些元数据和中间语言指令；

JIT编译器把IL代码转为机器识别的机器代码。如下图

语言编译器：无论是VB code还是C# code都会被Language Compiler转换为MSIL

MSIL的作用：MSIL包含一些元数据和中间语言指令

JIT编译器的作用：根据系统环境将MSIL中间语言指令转换为机器码

为什么ASP.NET网站第一次运行时会较慢，而后面的执行速度则会相对快很多？

当你第一次运行.NET开发的站点时，CLR会将MSIL通过JIT进行编译，最终转换为执行速度非常快的Native Code。这可以解释。

为什么要了解IL代码？

如果想学好.NET，IL是必须的基础，IL代码是.NET运行的基础，当我们对运行结果有异议的时候，可以通过IL代码透过表面看本质；

IL也是更好理解、认识CLR的基础；

大量的实例分析是以IL为基础的，所以了解IL，是读懂他人代码的必备基础，同时自己也可以获得潜移默化的提高；

二、如何把ILDasm导入到VS中

想要看IL代码需要使用ILDasm工具，工具一般在电脑的

C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.0A\bin\ildasm.exe

也可以下载ILSpy：http://ilspy.net/

把ILDasm导入到VS工具中，使用方便，具体如下：工具 - > 外部工具

导入之后，vs工具里面就有ILDasm工具了。以后想看IL代码方便多了。

IL代码通过ILDasm反编译后（左图），ILDasm图标意义（右图）

三、分析IL代码

在分析IL代码之前，要先理解几个概念：

图片来源：.NET中間語言（IL） | Microsoft Learn

Managed Heap（托管堆）：这就是NET中的托管堆，用来存放引用类型，它是由GC（垃圾回收器自动进行回收）管理；

Call Stack（调用堆栈）：调用堆栈:调用堆栈是一个方法列表，按调用顺序保存所有在运行期被调用的方法。

Evaluation Stack（计算堆栈）：每个线程都有自己的线程栈，IL 里面的任何计算，都发生在 Evaluation Stack 上，其实就是一个 Stack 结构。可以 Push，也可以 Pop。

可以对照IL指令：指令列表，一步一步来分析IL代码

1、用C#写一个简单控制台应用程序

using System;

namespace ILDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int i = 1;
            int j = 2;
            int k = 3;
            int answer = i + j + k;
            Console.WriteLine("i+j+k=" + answer);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

2、用ILDasm打开bin下的.exe文件查看代码，具体IL代码如下：

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint 
  // 代码大小       42 (0x2a)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] int32 i,
           [1] int32 j,
           [2] int32 k,
           [3] int32 answer)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldc.i4.1
  IL_0002:  stloc.0
  IL_0003:  ldc.i4.2
  IL_0004:  stloc.1
  IL_0005:  ldc.i4.3
  IL_0006:  stloc.2
  IL_0007:  ldloc.0
  IL_0008:  ldloc.1
  IL_0009:  add
  IL_000a:  ldloc.2
  IL_000b:  add
  IL_000c:  stloc.3
  IL_000d:  ldstr      "i+j+k="
  IL_0012:  ldloc.3
  IL_0013:  box        [mscorlib]System.Int32
  IL_0018:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,
                                                              object)
  IL_001d:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0022:  nop
  IL_0023:  call       valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()
  IL_0028:  pop
  IL_0029:  ret
} // end of method Program::Main

3、会用到的IL指令：

nop：无操作

ret：从当前方法返回，并将返回值（如果存在）从调用方的计算堆栈推送到被调用方的计算堆栈上。

call：调用由传递的方法说明符指示的方法。

box：将值类转换为对象引用，就是装箱，同理可以知道拆箱unbox

ldc.i4.X：把int32的值推送到计算堆栈

stloc.X：把计算堆栈顶部的值放到调用堆栈索引为X处

ldloc.X：把调用堆栈X处的值复制到计算堆栈

4、理解注释后的代码

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint  //程序入口
  // 代码大小       42 (0x2a)
  .maxstack  2    // 计算出计算堆栈的能存几个值

  .locals init ([0] int32 i,
           [1] int32 j,
           [2] int32 k,
           [3] int32 answer) //定义int32类型的i,j,k,answer

  IL_0000:  nop   //无操作

  IL_0001:  ldc.i4.1  //把i的值放到计算堆栈上
  IL_0002:  stloc.0   //把计算堆栈顶部的值(i的值)放到调用堆栈索引0处
  IL_0003:  ldc.i4.2  //把j的值放到计算堆栈上
  IL_0004:  stloc.1   //把计算堆栈顶部的值(j的值)放到调用堆栈索引1处
  IL_0005:  ldc.i4.3  //把k的值放到计算堆栈上
  IL_0006:  stloc.2   //把计算堆栈顶部的值(k的值)放到调用堆栈索引2处

  IL_0007:  ldloc.0   //把调用堆栈索引为0处的值复制到计算堆栈 
  IL_0008:  ldloc.1   //把调用堆栈索引为1处的值复制到计算堆栈
  IL_0009:  add       //相加
  IL_000a:  ldloc.2   //把调用堆栈索引为2处的值复制到计算堆栈
  IL_000b:  add       //相加
  IL_000c:  stloc.3   //把计算堆栈顶部的值(add的值)放到调用堆栈索引3处
  IL_000d:  ldstr      "i+j+k="  //推送对元数据中存储的字符串的新对象引用。
  IL_0012:  ldloc.3   //把调用堆栈索引为3处的值复制到计算堆栈

  IL_0013:  box        [mscorlib]System.Int32     //装箱
  IL_0018:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,object)   //调用内部方法
  IL_001d:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)       //调用WriteLine
  IL_0022:  nop       //无操作
  IL_0023:  call       valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()  //调用ConsoleKey
  IL_0028:  pop      //无操作
  IL_0029:  ret      //return
} // end of method Program::Main