NET中IL Inside Microsoft .NET IL Assembler

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2016-01-27 15:22 我要评论(0)

接触NET也有1年左右的时间了,NET的内部实现对我产生了很大的吸引力。个人觉得:能对这些底 部的实现进行了解和熟练的话,对以后自己写代码是有很大帮助的,好了,废话不多说,请看下边:

.NET CLR 和 Java VM 都是堆叠式虚拟机器(Stack-Based VM),也就是說,它們的指令集(Instruction Set)都是採用堆叠运算的方式:执行时的资料都是先放在堆叠中,再进行运算。JavaVM 有約 200 個指令(Instruction),每個指令都是 1 byte 的 opcode(操作码),后面接不等数目的参数;.NET CLR 有超過 220個指令,但是有些指令使用相同的 opcode,所以 opcode 的数目比指令数略少。特別注意,.NET 的 opcode 長度並不固定,大部分的 opcode 長度是 1 byte,少部分是 2 byte。

下面是一個简单的 C# 原始码:

复制代码 代码如下:

using System;

public class Test {

public 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);

}

}

將 此原始码编译之后,可以得到一個 EXE的程序。我們可以通过 ILDASM.EXE(图-0) 來反编译 EXE 以观察IL。我將 Main() 的 IL 反编译条列如下,這裡共有十八道IL 指令,有的指令(例如 ldstr 与 box)后面需要接参数,有的指令(例如 ldc.i4.1 與与add)后面不需要接参数。

图-0

ldc.i4.1

stloc.0

ldc.i4.2

stloc.1

ldc.i4.3

stloc.2

ldloc.0

ldloc.1

add

ldloc.2

add

stloc.3

ldstr"i+j+k="

ldloc.3

box[mscorlib]System.Int32

callstring [mscorlib]System.String::Concat(object, object)

callvoid [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)

ret

此程式执行時,关键的记忆体有三种,分別是:

1、Managed Heap:這是动态配置(Dynamic Allocation)的记忆体,由 Garbage Collector(GC)在执行時自動管理,整個Process 共用一個 Managed Heap。

2、Call Stack:這是由 .NET CLR 在执行時自動管理的记忆体,每個 Thread 都有自己专属的 Call Stack。每呼叫一次 method,就会使得Call Stack 上多了一個 Record Frame;呼叫完毕之后,此 Record Frame 会被丢弃。一般來說,Record Frame 內记录着 method 参数(Parameter)、返回位址(Return Address)、以及区域变数(Local Variable)。Java VM 和 .NET CLR 都是使用 0, 1, 2编号的方式來識別区别变数。

3、Evaluation Stack:這是由 .NET CLR 在执行時自動管理的记忆体,每個 Thread 都有自己专属的 Evaluation Stack。前面所謂的堆叠式虚拟机器,指的就是這個堆叠。

后面有一連串的示意图,用來解說在执行時此三种记忆体的变化。首先,在進入 Main() 之后,尚未执行任何指令之前,记忆体的狀況如图1 所示:

图1

接着要执行第一道指令 ldc.i4.1。此指令的意思是:在 Evaluation Stack 置入一個 4 byte 的常数,其值為 1。执行完此道指令之后,记忆体的变化如图2 所示:

ldc.i4.1:表示加载一个值为1到堆栈中,该条指令的语法结构是:

ldc.typevalue:ldc指令加载一个指定类型的常量到stack.

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