詳解.NET IL代碼

走出塵埃 2016-12-19

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一、前言

IL是什么？

Intermediate Language （IL）微軟中間語言

C#代碼編譯過程？

C#源代碼通過LC轉為IL代碼，IL主要包含一些元數據和中間語言指令；

JIT編譯器把IL代碼轉為機器識別的機器代碼。如下圖

語言編譯器：無論是VB code還是C# code都會被Language Compiler轉換為MSIL

MSIL的作用：MSIL包含一些元數據和中間語言指令

JIT編譯器的作用：根據系統(tǒng)環(huán)境將MSIL中間語言指令轉換為機器碼

為什么ASP.NET網站第一次運行時會較慢，而后面的執(zhí)行速度則會相對快很多？

當你第一次運行.NET開發(fā)的站點時，CLR會將MSIL通過JIT進行編譯，最終轉換為執(zhí)行速度非?？斓腘ative Code。這可以解釋。

為什么要了解IL代碼？

如果想學好.NET，IL是必須的基礎，IL代碼是.NET運行的基礎，當我們對運行結果有異議的時候，可以通過IL代碼透過表面看本質；

IL也是更好理解、認識CLR的基礎；

大量的實例分析是以IL為基礎的，所以了解IL，是讀懂他人代碼的必備基礎，同時自己也可以獲得潛移默化的提高；

二、如何把ILDasm導入到VS中

想要看IL代碼需要使用ILDasm工具，工具一般在電腦的

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

也可以下載ILSpy：http:///

把ILDasm導入到VS工具中，使用方便，具體如下：工具 - > 外部工具

導入之后，vs工具里面就有ILDasm工具了。以后想看IL代碼方便多了。

IL代碼通過ILDasm反編譯后（左圖），ILDasm圖標意義（右圖）

三、分析IL代碼

在分析IL代碼之前，要先理解幾個概念：

圖片來源：https://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/dd229210.aspx

Managed Heap（托管堆）：這就是NET中的托管堆，用來存放引用類型，它是由GC（垃圾回收器自動進行回收）管理；

Call Stack（調用堆棧）：調用堆棧:調用堆棧是一個方法列表，按調用順序保存所有在運行期被調用的方法。

Evaluation Stack（計算堆棧）：每個線程都有自己的線程棧，IL 里面的任何計算，都發(fā)生在 Evaluation Stack 上，其實就是一個 Stack 結構。可以 Push，也可以 Pop。

可以對照IL指令：指令列表，一步一步來分析IL代碼

1、用C#寫一個簡單控制臺應用程序

using System;namespace ILDemo{ class Program { staticvoid 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打開bin下的.exe文件查看代碼，具體IL代碼如下：

.methodprivatehidebysig static void Main(string[] args) cilmanaged{ .entrypoint // 代碼大小 42 (0x2a).maxstack2.localsinit ([0] int32 i, [1] int32 j, [2] int32 k, [3] int32 answer) IL_0000:nopIL_0001:ldc.i4.1IL_0002:stloc.0IL_0003:ldc.i4.2IL_0004:stloc.1IL_0005:ldc.i4.3IL_0006:stloc.2IL_0007:ldloc.0IL_0008:ldloc.1IL_0009:addIL_000a:ldloc.2IL_000b:addIL_000c:stloc.3IL_000d:ldstr'i+j+k='IL_0012:ldloc.3IL_0013:box [mscorlib]System.Int32 IL_0018:callstring [mscorlib]System.String::Concat(object, object) IL_001d:callvoid [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) IL_0022:nopIL_0023:call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey() IL_0028:popIL_0029:ret} // end of method Program::Main

3、會用到的IL指令：

nop：無操作

ret：從當前方法返回，并將返回值（如果存在）從調用方的計算堆棧推送到被調用方的計算堆棧上。

call：調用由傳遞的方法說明符指示的方法。

box：將值類轉換為對象引用，就是裝箱，同理可以知道拆箱unbox

ldc.i4.X：把int32的值推送到計算堆棧

stloc.X：把計算堆棧頂部的值放到調用堆棧索引為X處

ldloc.X：把調用堆棧X處的值復制到計算堆棧

4、理解注釋后的代碼

.methodprivatehidebysig static void Main(string[] args) cilmanaged{ .entrypoint//程序入口// 代碼大小 42 (0x2a).maxstack2// 計算出計算堆棧的能存幾個值.localsinit ([0] int32 i, [1] int32 j, [2] int32 k, [3] int32 answer) //定義int32類型的i,j,k,answerIL_0000:nop//無操作IL_0001:ldc.i4.1//把i的值放到計算堆棧上IL_0002:stloc.0//把計算堆棧頂部的值(i的值)放到調用堆棧索引0處IL_0003:ldc.i4.2//把j的值放到計算堆棧上IL_0004:stloc.1//把計算堆棧頂部的值(j的值)放到調用堆棧索引1處IL_0005:ldc.i4.3//把k的值放到計算堆棧上IL_0006:stloc.2//把計算堆棧頂部的值(k的值)放到調用堆棧索引2處IL_0007:ldloc.0//把調用堆棧索引為0處的值復制到計算堆棧 IL_0008:ldloc.1//把調用堆棧索引為1處的值復制到計算堆棧IL_0009:add//相加IL_000a:ldloc.2//把調用堆棧索引為2處的值復制到計算堆棧IL_000b:add//相加IL_000c:stloc.3//把計算堆棧頂部的值(add的值)放到調用堆棧索引3處IL_000d:ldstr'i+j+k='//推送對元數據中存儲的字符串的新對象引用。IL_0012:ldloc.3//把調用堆棧索引為3處的值復制到計算堆棧IL_0013:box [mscorlib]System.Int32 //裝箱IL_0018:callstring [mscorlib]System.String::Concat(object,object) //調用內部方法IL_001d:callvoid [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) //調用WriteLineIL_0022:nop//無操作IL_0023:call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey() //調用ConsoleKeyIL_0028:pop//無操作IL_0029:ret//return} // end of method Program::Main