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  • 读懂IL代码就这么简单(二)

    一 前言

      IL系列 第一篇写完后 得到高人指点,及时更正了文章中的错误,也使得我写这篇文章时更加谨慎,自己在了解相关知识点时,也更为细致。个人觉得既然做为文章写出来,就一定要保证比较高的质量,和正确率 。感谢 @冰麟轻武 的指点

    你没有看第一篇?  点这里看第一篇 读懂IL代码就这么简单(一)  

    IL指令大全 :IL指令详解

    IL反编译工具: ILDasm

    知识点回顾:

    Managed Heap(托管堆):用于存放引用类型的值

    Evaluation Statck(计算栈):临时存放值类型数据,引用类型地址的堆栈(这个是栈,所以遵循栈的操作特点,先进后出)

    Call Stack(调用栈):其中的Record Frame 用于存放.locals init(int32 V_0)指令的参数值如:V_0 (Record Frame是一个局部变量表,所以不遵守FILO原则 )

    二 指令详解(基本介绍)

    2.1 知识点介绍

      在第一篇时,我只详细的写了值类型的IL指令,这一篇会主要以引用类型为主,这一篇会有装箱操作,所以先写一下装箱操作在内存中是如何操作的

    装箱操作:1 内存分配,在托管堆中分配内存空间,2 将值类型的字段拷贝到新分配的内存中,3 将托管堆中的对象地址返回给新的对象

    操作过程如下图

    C#代码 

     1         /*
     2          Author:zery-zhang
     3          BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
     4          */
     5         static void Main(string[] args)
     6         {
     7             string name = "Zery";
     8             int age = 22;
     9             Console.WriteLine(age.ToString() + name);//已ToString的操作
    10             Console.WriteLine(age+name);//未ToString操作
    11 
    12         }

    IL代码 

     1     /*
     2         Author:zery-zhang
     3         BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
     4     */
     5     .method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
     6 {
     7   .entrypoint
     8   // Code size       48 (0x30)
     9 
    10  //以下代码 完成 C#代码中初始化变量的操作
    11 
    12   //计算栈(Evaluation Stack) 可容纳数据项的最大个数
    13   .maxstack  2              
    14    //定义并初始化参数 并存入 局部变量表(Record Frame)中
    15   .locals init (string V_0,int32 V_1) 
    16   IL_0000:  nop
    17   //把字符串压入计算栈(Evaluation Stack)中
    18   IL_0001:  ldstr      "Zery"   
    19   // 从计算栈中弹出("Zery")字符,并赋值给局部变量表中第0个位置的元素V_0
    20   IL_0006:  stloc.0       
    21   //把整数22压入计算栈中  
    22   IL_0007:  ldc.i4.s   22    
    23   //把整数22弹出,并赋值给局部变量表中第1个位置的元素V_1
    24   IL_0009:  stloc.1             
    25 
    26   //以下代码完成C#中的输出操作
    27 
    28   //取出局部变量表中V_1元素的值 "22" (copy)并压入计算栈中
    29   IL_000a:  ldloca.s   V_1 
    30   //弹出刚刚压入的值("22")调用ToString方法转成string类型并将引用存入计算栈中
    31   IL_000c:  call       instance string [mscorlib]System.Int32::ToString() 
    32    //取出局部变量表中第0个位置元素(V_0)的值("Zery")压入计算栈中(此时计算栈中有两个值,指向推管堆中"22"的引用地址和字符串"Zery")
    33   IL_0011:  ldloc.0            
    34    //弹出计算栈中两个值调用String的Concat方法把字个字符拼接存入托管堆中(Managed Heap )并返回地址压入计算栈中
    35   IL_0012:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(string,string)   
    36    //调用输出方法,调用输出方法后计算栈中的值(指向托管堆字符的地址)会被回收 。
    37   IL_0017:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) 
    38 
    39   //未ToString的操作
    40   IL_001c:  nop
    41    //取局部变量表中第1个位置的元素V_1的值("22") 压入计算栈中
    42   IL_001d:  ldloc.1              
    43    //把刚刚压入的整数22 装箱并返回指向托管堆的地址存入计算栈中
    44   IL_001e:  box        [mscorlib]System.Int32   
    45    //取局部变量表中第0个位置的f元素V_0的值("Zery")并压入计算栈中
    46   IL_0023:  ldloc.0              
    47    //弹出计算栈中两个值调用String的Concat方法把字个字符拼接存入托管堆中(Managed Heap )并返回地址压入计算栈中
    48   IL_0024:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,object)   
    49    //调用输出方法
    50   IL_0029:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)        
    51   IL_002e:  nop
    52    //标记返回
    53   IL_002f:  ret               
    54 } // end of method Program::Main

    2.2 IL指令详解

      .maxstack:计算栈(Evaluation Stack)可容纳数据项的最大个数

      .locals init (int32 V_0,int32  V_1,int32 V_2):定义变量并存入Call Stack中的Record Frame中

      nop:即No Operation 没有任何操作,我们也不用管它,

      ldstr.:即Load String 把字符串加压入Evaluation Stack中 

      stloc.:把Evaluation Stack中的值弹出赋值到Call Stack中的Record Frame中

      ldloc.:把Call Stack里的Record Frame中指定位置的值取出(copy)存入 Evaluation Stack中   以上两条指令为相互的操作stloc赋值,ldloc取值

      call:  调用指定的方法

      box:执行装箱操作

      ret: 即return  标记返回

    三 指令详解(深入介绍)

    如果看代码中的注释你还不是很理解,那就看看下面的图解过程吧,如果每一步都画图,那工程太大了,所以我会把简单的的步组合成一张图并做上注释

    先画初始化的代码详解图  注:为了减少图片所以栈的弹出与压入操作就省去了,都只画出了结果

    IL_0001: ldstr "Zery"
    IL_0006: stloc.0
    IL_0007: ldc.i4.s 22
    IL_0009: stloc.1

    因为字符串是引用类型,所以是保存在托管堆中,而栈中只保存对字符引用的地址,可以看到图中的字符串是在托管中的,而计算栈中只保存了引用

    IL_000a: ldloca.s V_1
    IL_000c: call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
    IL_0011: ldloc.0
    IL_0012: call string [mscorlib]System.String::Concat(string,string)
    IL_0017: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)

    IL_001d: ldloc.1
    IL_001e: box [mscorlib]System.Int32
    IL_0023: ldloc.0
    IL_0024: call string [mscorlib]System.String::Concat(object,
    object)
    IL_0029: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)

    装箱的过程图在上面已给出此处只把结果画出

    四 总结

      1 用两篇把 值类型与引用类型在内存中不同的位置与不同的操作详细的写了,我觉得还是很有必要的,因为所有的数据类型由这两种类型组成,把这两种类型的操作了解了

    看其它IL指令就是透过本质看现象了。

         2  关于画图,我觉得画图是程序员必学的知识,牛X的程序员画出来的,系统架构图,系统设计图等都是很有结构很清晰的。我的画图技能还有太多不足,只是画这种简单的图都觉得,无法完美的表达自己头脑所想的那样,  

        

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        注:本人不才,水平有限,如有不对之处,希望能及时提出,我会马上更正,以免误导他人 谢谢!

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