一 前言
写了两篇关于IL指令相关的文章,分别把值类型与引用类型在 堆与栈上的操作区别详细的写了一遍
这第三篇也是最后一篇,之所以到第三篇就结束了,是因为以我现在的层次,能理解到的都写完了,而且个人认为,重要的地方都差不多
写到了,
最后一篇决定把之前的内容全部整合起做一个综合的例子,然后简单的解释下IL指令的含义,及在内存中的变化
如果你没有看前两篇请狂点这里
IL指令大全 :IL指令详解
IL反编译工具: ILDasm
注:因本人水平有限,难免有理解错误之处,如有发现,望及时指出,我会立马更正。
二 IL指令详解 (基本介绍)
这次把 类 委托 方法 字段都集合起来,这样的环境就与实际的项目比较接近了,也算接地气了
先看C#代码
public delegate void MyDele(string name); class Program { static void Main(string[] args) { UserInfo userInfo = new UserInfo(); PeopleStruct peopleStruct = new PeopleStruct(); //定义委托 MyDele myDele = userInfo.PrintName; //调用委托 myDele("Delegate"); userInfo.PrintName("PrintName"); userInfo.PrintField(); //静态方法 UserInfo.ContactStr("UserInfo", "ContactStr"); //结构的方法 peopleStruct.PrintInfo("Color is Yellow"); //静态类中的静态方法 StaticUserInfo.PrintName("Static Class Static Method"); Console.Read(); } } internal class UserInfo { public string Name = "UserInfo Field"; public void PrintName(string name) { Console.WriteLine(name); } public void PrintField() { Console.WriteLine(Name); } public static void ContactStr(string Str, string Str2) { Console.WriteLine(Str + Str2); } } struct PeopleStruct { public void PrintInfo(string color) { Console.WriteLine(color); } } static class StaticUserInfo { public static void PrintName(string name) { Console.WriteLine(name); } }
IL 代码
call可以调用静态方法,实例方法和虚方法
callvirt只能调用实例方法和虚方法,不能调用静态方法
.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed { .entrypoint // Code size 106 (0x6a) .maxstack 2 .locals init (class ILDeom3.UserInfo V_0, //只定义变量并不做任何初始化操作 valuetype ILDeom3.PeopleStruct V_1, class ILDeom3.MyDele V_2) IL_0000: nop //创建一个值类型的新对象或新实例,并将对象引用推送到计算堆栈上 IL_0001: newobj instance void ILDeom3.UserInfo::.ctor() //把栈中顶部的元素弹出(UserInfo 的实例)并赋值给局部变量表中第0个位置的元素(V_0) IL_0006: stloc.0 //将位于特定索引处的局部变量的 "地址" 加载到计算堆栈上(将指向结构的地址压入栈中) IL_0007: ldloca.s V_1 //初始化结构中的属性 IL_0009: initobj ILDeom3.PeopleStruct //将局部变量列表中第0个位置(V_0 UerInfo的实例地址)的值压入栈中 IL_000f: ldloc.0 //将指向实现特定方法的本机代码的非托管指针(native int 类型)推送到计算堆栈上。 //也就是指的将方法指针压入栈中 IL_0010: ldftn instance void ILDeom3.UserInfo::PrintName(string) //创建委托的实例并压入栈中 //这一步会调用委托的构造器,这个构造器需要两个参数,一个对象引用,就是IL_000f: ldloc.0压入的UserInfo的实例,一个方法的地址。 IL_0016: newobj instance void ILDeom3.MyDele::.ctor(object,native int) //弹出栈中值(委托的实例)保存到局部变量表第2个位置(V_2) IL_001b: stloc.2 //获取局部变量列表中第2个位置上的值上一步保存的值(委托实例),并压入栈中 IL_001c: ldloc.2 //加载字符串 IL_001d: ldstr "Delegate" //调用绑定给委托的PrintName方法 IL_0022: callvirt instance void ILDeom3.MyDele::Invoke(string) IL_0027: nop //获取局部变量列表中第0个位置上的值(UserInfo的实例) IL_0028: ldloc.0 IL_0029: ldstr "PrintName" //调用PrintName方法 IL_002e: callvirt instance void ILDeom3.UserInfo::PrintName(string) IL_0033: nop //获取局部变量列表中第0个位置上的值(UserInfo的实例) IL_0034: ldloc.0 //调用PrintField方法 IL_0035: callvirt instance void ILDeom3.UserInfo::PrintField() IL_003a: nop IL_003b: ldstr "UserInfo" IL_0040: ldstr "ContactStr" //因为ContactStr是静态方法所以不需要先加载实例可以直接调用 IL_0045: call void ILDeom3.UserInfo::ContactStr(string, string) IL_004a: nop //将位于特定索引处的局部变量的 "地址" 加载到计算堆栈上 (将指向结构的地址压入栈中) IL_004b: ldloca.s V_1 IL_004d: ldstr "Color is Yellow" //调用结构中的PrintInfo方法 IL_0052: call instance void ILDeom3.PeopleStruct::PrintInfo(string) IL_0057: nop IL_0058: ldstr "Static Class Static Method" IL_005d: call void ILDeom3.StaticUserInfo::PrintName(string) IL_0062: nop IL_0063: call int32 [mscorlib]System.Console::Read() IL_0068: pop IL_0069: ret } // end of method Program::Main
相信有注释,大家应该都是能够看懂的,IL其实并不难,也并不算底层,只是把C#编译成了中间语言,并非机器语言,CPU照样还是读不懂,
三 IL指令详解 (深入了解)
因这次IL指令,有点长,要画图确实有点扛不住,所以只画重要的地方,还望见谅.
另外 跟园子里的 @冰麟轻武 探讨了跟IL相关的三个内存块 Managed Heap ,Evaluation Stack,Call Stack 了解到了很多之前不明白的知识点,
也纠正了自己以前的一些误区,最后一致认可我们自己的讨论结果,讨论结果如下,
1 Managed Heap(托管堆) 程序运行时会动态的在其中开辟空间来存储变量的值,如new class 时,回收由GC 根据 代龄,和可达对象,来回收相应的内存资源。整个程序共用一个ManagedHeap
2 Evaluation Stack(计算栈):每个线程都有一个独立的 评估栈,用于程序相关的运算,
3 Call Stack(调用栈):讨论的重点就在这里,之前认为Call Stack并不是一个栈,而是一个局部变量列表,用于存放方法的参数,可是我一直有疑问就是值类型应该是存在栈中的,如果Call Stack是个栈,那取值时Call Stack并没有按FILO的原则来,那如果 Call Stack不是个栈那值类型的值 是存在哪里的,然后我与@冰麟轻武就这一问题,讨论起来了
先看官方对Call Stack的解释: 这是由.NET CLR在执行时自动管理的存储单元,每个Thread都有自己专门的Call Stack。每呼叫一次method,就会使得Call Stack上多一个Record Frame;方法执行完毕之后,此Record Frame会被丢弃。重点就在红色这一句中的 Record Frame又是个什么东西他里边有什么东西?然后开始各种假设,最终我们认为这一种理论是比较靠谱一点的如下:
Call Stack本身就是一个栈,每调用一个方法时就会在栈顶部加载一个Record Frame,这个Record Frame里包含了方法所需要的参数(Params),返回地址(Return Address)和区域变量(Local Variable),当调用的方法结束时,就自动会把这个Record Frame从栈顶弹出。如此一来,我之前的疑问就可以得到相应的解释了
值类型是存在栈中的,当调用方法里会把方法需要的值重栈中取出,然后在栈中创建一个Record Frame并把赋值给Record Frame中的参数,在这个Record Frame中取数据并不是按FILO原则来的,而可以按索引,也可以按地址 对应IL指令 Ldloc stLoc 等取值与赋值都是针对的Record Frame 。而且我们认为Call Stack是对线程栈的一个统称。
上图
下面图解一下实例化一个类,并调用类中的方法在内存中是如何变化的
.locals init (class ILDeom3.UserInfo V_0,valuetype ILDeom3.PeopleStruct V_1,class ILDeom3.MyDele V_2)
IL_0001: newobj instance void ILDeom3.UserInfo::.ctor()
IL_0006: stloc.0
IL_0028: ldloc.0
IL_0029: ldstr “PrintName”
IL_002e: callvirt instance void ILDeom3.UserInfo::PrintName(string)
四 总结
IL系列终于写完了,也算给自己一个交代了,写文章真的很花时间,就以我这三篇为例,光只是写和画图都有花十几个小时,而且如果是晚上写一般都会超过12点才能完成,更不用说前期的自己学习所用的时间,
但是我觉得真的很值得,充分的把自己的业余时间利用起来了,对于IL也有了一个相对深入的了解,
在此要感谢 园子里朋友的支持,也感谢 @冰麟轻武对我的指点,更要感谢dudu能建立博客园这么好的一个环境。
【转自】http://www.cnblogs.com/zery/p/3386898.html
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