C#基礎拾遺系列之一：先看懂IL代碼

時間  2019-12-14
標籤 c# 基礎 拾遺 系列 之一 看懂 代碼 欄目 C# 简体版
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1、前言

首先，想說說爲何要寫這樣系列的文章，有時候在和同事朋友聊天的時候，常常會聽到這樣的話題：html

（1）在這家公司沒什麼長進，代碼太爛，學不到東西。（你有沒有想一想框架爲何這樣寫，代碼還能夠怎麼去優化，好比公司使用Dapper，源碼研究過沒以及這樣封裝緣由是啥）面試

（2）如今只會Ctrl + C  Ctrl +V  ，不排除有時爲了效率，包括我本身有時候也懶的寫直接複製粘貼  （是否是感受距離語言的本質愈來愈遠了）算法

（3）Ctrl + C  Ctrl +V 時間長了，都有點懷疑本身是否有勇氣面試其餘公司 （是否是總給本身找藉口，年齡大了，不敢瘋狂了，固然你們不要誤解，我沒鼓勵你們跳槽）數據結構

（4）幹了幾年沒什麼提升 （不管要精通那門技術，咱們都應該從其本質出發）app

最近也在反思本身，以前看到博客園大神：fish-li 的一篇文章《Fish Li 該如何幫助您呢？》其中說到：如何作一個有追求的技術人員，受益不淺。以及張善友老師分享的關於雷果果的技術之路，你們都羨慕這些大神，何曾想過他們背後的付出，不要再抱怨環境很差，環境好也是給這些有準備和有追求的人，很感謝有這樣的前輩，如今的社會確實很浮躁，但與我何干，好了毒雞湯就灌到這裏，你們若是有共鳴的話，不要表達出來了，默默想一想。框架

2、IL指令

（1）什麼是ILide

IL（Intermediate Language），它也稱爲CIL或者MSIL，中文就是「中間語言」。IL由ECMA組織（ECMA-335標準）提供完整的定義和規範。咱們能夠直接把C#源碼編譯爲.exe或dll文件，可是此時編譯出來的程序代碼並非CPU能直接執行的二進制代碼，而是IL代碼。函數

（2）反編譯工具工具

在這裏使用ILDasm.exe，不適用其餘的反編譯工具，這個工具在安裝完畢VS2010後就已經存在了，你們能夠在開始菜單中輸入「IL」關鍵字進行搜索，若是沒有的話，到C：\Program Files(x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.0A\Bin\NETFX4.0Tools佈局

（3）IL 指令表

IL指令表

3、使用工具查看IL代碼

案例一：

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string helloString = "Hello World";
            Console.WriteLine(helloString);
        }
    }
}

從上圖能夠看到IL結構：包含MANIFEST文件和ConsoleApplication1，其中MANIFEST是一個清單文件，主要包括程序集的一些屬性，例如程序集名稱、版本號、哈希算法、程序集模塊，以及對外部引用程序的引用項目。.Program類是咱們要主要介紹的內容。

（1）MANIFEST清單文件介紹

// Metadata version: v4.0.30319
.assembly extern mscorlib
{
  .publickeytoken = (B7 7A 5C 56 19 34 E0 89 )                         // .z\V.4..
  .ver 4:0:0:0
}
.assembly ConsoleApplication1
{
  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.CompilationRelaxationsAttribute::.ctor(int32) = ( 01 00 08 00 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.RuntimeCompatibilityAttribute::.ctor() = ( 01 00 01 00 54 02 16 57 72 61 70 4E 6F 6E 45 78   // ....T..WrapNonEx
                                                                                                             63 65 70 74 69 6F 6E 54 68 72 6F 77 73 01 )       // ceptionThrows.

  // --- 下列自定義屬性會自動添加，不要取消註釋 -------
  //  .custom instance void [mscorlib]System.Diagnostics.DebuggableAttribute::.ctor(valuetype [mscorlib]System.Diagnostics.DebuggableAttribute/DebuggingModes) = ( 01 00 07 01 00 00 00 00 ) 

  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyTitleAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 13 43 6F 6E 73 6F 6C 65 41 70 70 6C 69 63   // ...ConsoleApplic
                                                                                              61 74 69 6F 6E 31 00 00 )                         // ation1..
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyDescriptionAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyConfigurationAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyCompanyAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyProductAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 13 43 6F 6E 73 6F 6C 65 41 70 70 6C 69 63   // ...ConsoleApplic
                                                                                                61 74 69 6F 6E 31 00 00 )                         // ation1..
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyCopyrightAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 12 43 6F 70 79 72 69 67 68 74 20 C2 A9 20   // ...Copyright .. 
                                                                                                  20 32 30 31 38 00 00 )                            //  2018..
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyTrademarkAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.ComVisibleAttribute::.ctor(bool) = ( 01 00 00 00 00 ) 
  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.GuidAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 24 62 35 32 39 36 38 63 32 2D 64 66 63 33   // ..$b52968c2-dfc3
                                                                                                  2D 34 65 38 31 2D 38 32 64 32 2D 64 39 66 35 62   // -4e81-82d2-d9f5b
                                                                                                  62 33 32 38 33 64 37 00 00 )                      // b3283d7..
  .custom instance void [mscorlib]System.Reflection.AssemblyFileVersionAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 07 31 2E 30 2E 30 2E 30 00 00 )             // ...1.0.0.0..
  .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.Versioning.TargetFrameworkAttribute::.ctor(string) = ( 01 00 1C 2E 4E 45 54 46 72 61 6D 65 77 6F 72 6B   // ....NETFramework
                                                                                                        2C 56 65 72 73 69 6F 6E 3D 76 34 2E 35 2E 32 01   // ,Version=v4.5.2.
                                                                                                        00 54 0E 14 46 72 61 6D 65 77 6F 72 6B 44 69 73   // .T..FrameworkDis
                                                                                                        70 6C 61 79 4E 61 6D 65 14 2E 4E 45 54 20 46 72   // playName..NET Fr
                                                                                                        61 6D 65 77 6F 72 6B 20 34 2E 35 2E 32 )          // amework 4.5.2
  .hash algorithm 0x00008004
  .ver 1:0:0:0
}
.module ConsoleApplication1.exe
// MVID: {A09A2101-9A49-483A-A224-5D2E14D231A6}
.imagebase 0x00400000
.file alignment 0x00000200
.stackreserve 0x00100000
.subsystem 0x0003       // WINDOWS_CUI
.corflags 0x00020003    //  ILONLY 32BITREQUIRED
// Image base: 0x01110000
View Code

介紹：

指定當前程序集須要引用的外部程序集，如上面 ConsoleApplication1.exe就是引用了mscorlib.

.publickeytoken = (標記 ) 指定所引用程序集的實際公鑰標記。公鑰能惟一肯定程序集。

.ver：指定引用程序集的版本

.assembly 程序集名稱  指定程序集名稱

.hash algorithm int32值  ：  指定使用的hash算法

.ver :指定程序集版本號

.module ConsoleApplication1.exe    指定組成程序集的模塊名稱，在此示例中，程序集中只包含一個文件
.subsystem 0x0003 // WINDOWS_CUI  指定程序要求的應用程序環境。在此示例中，0x0003表示該可執行文件從控制檯運行
.corflags 0x00020003 // ILONLY 32BITREQUIRED 當前是元數據中的一個保留字段

.class表示的Program是一個類，extends 表明Program類繼承於程序集mscorlib中的System.Object類，這就告訴咱們，在C#中全部的類的父類都是Object。

private爲訪問權限，代表該類是私有的。

auto：代表程序加載的時候內存佈局是有CLR決定的，而不是由程序自己控制的。

ansi:代表類的編碼爲ansi編碼

beforefieldinit ：代表CLR能夠在第一次訪問靜態字段以前的任什麼時候刻執行類型構造函數。類型構造函數也就是構造函數，而使用beforefieldinit屬性能夠提升性能。

.ctor 表示構造函數

cil managed 代表方法體中的代碼是IL代碼，且是託管代碼，即運行在CLR運行庫中的代碼

.maxstack 代表執行構造函數時，評估堆棧可容納數據項的最大個數。評估堆棧是保存方法中所需變量的值的一個內存區域，該區域在方法執行結束時會被清空，或者存儲一個返回值

IL_0000是代碼行的開頭。通常在IL_標記以前的部分爲變量的聲明和初始化操做。

ldarg.0代表加載第一個成員參數，其中ldarg是load argument 的縮寫

call 指令通常用於調用靜態方法，而這段代碼中call指令並非在調用靜態函數，而是調用System.Object構造函數。另一個指令則通常用來調用實例方法，它的調用過程是：首先檢查被調用的函數是否爲虛函數，

若是不是就直接調用，若是是則檢查子類是否重寫，若是有重寫就調用子類中的實現，若是沒有重寫就繼續調用原來函數。

ret 指令表示執行完畢，就是return的縮寫

 

最後是Main函數，它是應用程序的入口函數：

hidebysig ：指令表示若是當前類做爲父類，用該指令標記的方法將不會被子類繼承

.entrypoint ：指令表明該函數是程序的入口函數，每一個託管應用程序都有且只有一個入口函數，CLR加載的時候，首先從.entrypoint函數開始執行。

.locals init ([0] string helloString) 表示定義string 類型的變量，變量名成爲：helloString

IL_0000: nop 表示不作任何操做 No Operation

ldstr "Hello World" :  ldstr:推送對元數據中存儲的字符串的新對象引用   表示：將字符串「Hello World」 壓入評估棧，此時「Hello World」 處於評估棧的棧定，棧是一種數據結構，具備先進後出的特性。

stloc.0  :從計算堆棧的頂部彈出當前值並將其存儲到索引 0 處的局部變量列表中（也就helloString）  在此示例中：就是把字符串"Hello World" 賦值給變量helloString

ldloc.0 ：將索引 0 處的局部變量加載到計算堆棧上。也就是：把變量helloString 加載到計算堆棧上

（以ld爲前綴的指令表示：入棧操做  st爲前綴的指令則表明着出棧操做）

call :指令表示調用靜態函數， 這裏調用的是Console類中的WriteLine函數，把第0個局部變量輸出到控制檯中

案例二：

（1）IL基本類型

任何都有其內置的類型，IL語言也不例外，由於C#語言最終都會編譯成IL代碼，因此二者必然存在一種對應關係：

 （2）IL變量的聲明

.locals 指令表明變量的聲明，聲明語句放在IL_標記前面。例如在前面的程序中，

.locals init ([0] string helloString)  就聲明瞭一個名爲helloString的變量，其中類型爲string

（3）基本運算符

算數運算符：加法指令add   、乘法指令sub、出發指令div、以及求餘指令rem等

位運算符：包括一元指令not 、與指令and、或指令or，結果以1 和 0 分別表示真、假，運算結果壓入評估棧棧頂

比較運算：包括大於指令cgt、小於指令clt 和等於指令 ceq

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ILAdd
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int i = 2;
            int j = 3;

            int result = i + j;

            Console.WriteLine(result);

        }
    }
}

 

 IL代碼分析以下：

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint
  // 代碼大小       17 (0x11)
  .maxstack  2
//聲明三個變量
  .locals init ([0] int32 i,
           [1] int32 j,
           [2] int32 result)
//不作任何操做
  IL_0000:  nop
//將整數值 2以4字節 做爲 int32 推送到計算堆棧上
  IL_0001:  ldc.i4.2
//把評估棧頂的值彈出，並賦值給第0個局部變量（即 i）,等價於i = 2
  IL_0002:  stloc.0
//將整數值 3以4字節 做爲 int32 推送到計算堆棧上
  IL_0003:  ldc.i4.3
//把評估棧頂的值彈出，並賦值給第1個局部變量（即 j）,等價於j = 2
  IL_0004:  stloc.1
//把第0個變量壓入評估棧，即把變量 i 壓入評估棧
  IL_0005:  ldloc.0
//把第1個變量壓入評估棧，即把變量 j 壓入評估棧
  IL_0006:  ldloc.1
//執行add操做，以後將把變量i和j清空，並把操做結果保存在評估棧站頂
  IL_0007:  add
//把站頂的值彈出，並賦值給第二個局部變量（即result） ，此時result即爲i+j 的值，由於棧頂爲兩個值的和
  IL_0008:  stloc.2
//將索引 2 處的局部變量加載到計算堆棧上。就是result
  IL_0009:  ldloc.2
//call調用靜態函數
  IL_000a:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
  IL_000f:  nop
//返回
  IL_0010:  ret
} // end of method Program::Main
View Code 
static void Main(string[] args)
        {
            int i = 2;
            if (i>0)
            {
                Console.WriteLine("i爲正數");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("i爲0或負數");
            }
        }

IL分析以下：

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint
  // 代碼大小       40 (0x28)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] int32 i,
           [1] bool V_1)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldc.i4.2
  IL_0002:  stloc.0
  IL_0003:  ldloc.0
  IL_0004:  ldc.i4.0
//執行大於指令，比較i與0,運算結果存在於評估棧棧頂，1表示真，即i>0爲真
  IL_0005:  cgt
//就是把比較後的值賦值個變量V_1
  IL_0007:  stloc.1
// 把變量V_1壓入評估棧
  IL_0008:  ldloc.1
//若是 value 爲 false、空引用或零，則將控制轉移到目標指令 
  IL_0009:  brfalse.s  IL_001a
  IL_000b:  nop
//推送對元數據中存儲的字符串的新對象引用。
  IL_000c:  ldstr      bytearray (69 00 3A 4E 63 6B 70 65 )                         // i.:Nckpe
  IL_0011:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0016:  nop
  IL_0017:  nop
//無條件地將控制轉移到目標指令（短格式）
  IL_0018:  br.s       IL_0027
  IL_001a:  nop
//推送對元數據中存儲的字符串的新對象引用。
  IL_001b:  ldstr      bytearray (69 00 3A 4E 30 00 16 62 1F 8D 70 65 )             // i.:N0..b..pe
  IL_0020:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0025:  nop
  IL_0026:  nop
  IL_0027:  ret
} // end of method Program::Main
View Code

案例三：const的本質

namespace ConstIL
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
　　　　　　　
            Console.WriteLine(Person.num);
        }
    }

    public class Person
    {
        /// <summary>
        /// 這個就是一個所謂的const常量
        /// </summary>
        public const int num = 10;
    }
}
View Code

 IL代碼分析：

爲何能夠直接類名.num？這種語法只有在該常量爲static修飾是才能夠，下面咱們來看看IL：

.field public static literal int32 num = int32(0x0000000A)

 看到沒，const其實就是一個static的變量，一個靜態的值，由於它是跟着類走的。而不是實例。因此 const的特徵以下：

（1）固定不變的值。

（2）在編譯的時候就已經肯定了。

（3）在初始化的時候設置值

 

好了，先寫到這裏，回家前寫這一篇，但願對你有幫助。

 

 參考書籍：《Learning Hard》

參考文章：http://www.cnblogs.com/flyingbirds123/archive/2011/01/29/1947626.html

 

做者：郭崢

出處：http://www.cnblogs.com/runningsmallguo/

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