[你必须知道的.NET]第十四回：认识IL代码---从开始到现在

[你必须知道的.NET]

第十四回：教你认识IL代码---从开始到现在

发布日期：2007.8.22 作者：Anytao
©2007 Anytao.com，原创作品，转贴请注明作者和出处。

本文将介绍以下内容：

· IL代码分析方法

· IL命令解析

· .NET学习方法论

1. 引言

自从『你必须知道.NET』系列开篇以来，受到大家很多的关注和支持，给予了anytao巨大的鼓励和动力。俱往昔，我发现很多的园友都把目光和焦点注意在如何理解IL代码这个问题上。对我来说，这真是个莫大的好消息，因为很明显我们的思路慢慢的从应用向底层发生着转变，技巧性的东西是一个方面的积累，底层的探索在我认为也是必不可少的修炼。如果我们选择了来关注这项修炼，那么我们就应该选择如何来着手这项修炼，首先关注anytao的『你必须知道的.NET』系列可以给你提供一个捷径，少花一些功夫；其次对大师级的作品也应有更深入的了解，如《Applied Microsoft .NET Framework Programming》、《.NET本质论》；再次，就是像我一样从博客园和MSDN的知识库中不断的成长。呵呵，除了给自己做了个广告之外，我认为不管是何种途径，了解和认识IL代码，对于我们更深刻的理解.NET和.NET应用之上的本质绝对有不一样的收获，这也就是本文研究和分享的理由。

那么，我们要了解IL代码，就要知道了解IL的好处，时间对每个程序设计师来说都是宝贵的，你必须清楚自己投资的价值再决定投入的资本。对于.NET程序员来说，IL代码意味着：

· 通用的语言基础是.NET运行的基础，当我们对程序运行的结果有异议的时候，如何透过本质看表面，需要我们从本质入手来探索，这时IL是你必须知道的基础；

· 元数据和IL语言是CLR的基础，了解必要的中间语言是深入认识CLR的捷径；

· 大量的事例分析是以IL来揭密的，因此了解IL是读懂他人代码的必备基础，可以给自己更多收获。

很明显这些优越性足以诱惑我们花时间和精力涉猎其中。然而，了解了IL的好处，并不意味着我们应该过分的来关注IL，有人甚至可以洋洋洒洒的写一堆IL代码来实现一个简单Hello world程序，但是正如我们知道的那样，程序设计已经走过了几十年的发展，如果纯粹的陶醉在历史中，除了脑子不好，没有其他的解释。不然看见任何代码都以IL的角度来分析，又将走进另一个误区，我们的宗旨是追求但不过分。

因此，有了上述了应该了解的理由和不应该过分的基线，在摆正心态的前提下，本文开始以作者认为的方式来展开对IL代码的认识，作者期望通过本文的阐述与分析使得大家都能对IL有个概观之解，并在平时的项目实践中使用这种方法通过了解自己的代码来了解.NET。我想，这种方法应该是值得提倡和发挥的最佳实践，不知你信不信呢？呵呵。

2. 使用工具

俗话说，工欲善其事，必先利其器。IL的器主要就是ILadsm.exe和reflector.exe，这两个工具都是了解IL的基础，其原理都是通过反射机制来查看IL代码。

· ILadsm.exe

打开.NET Framework SKD 命令提示行，输入ildasm回车即可打开，如图所示：

上图是我们熟悉的《第十三回：从Hello, world开始认识IL》中的示例，其中的树形符号代表的意思，可以从MSDN的一张经典帮助示例来解释，如下图所示：

（图表来源：MSDN）

· reflector.exe【下载】

Reflector是Lutz Roeder开发的一个让人兴奋的反编译利器，目前的版本是Version 5.0.35.0，可以支持.NET3.0，其功能也相当强大，在使用上也较ILDASM更加灵活，如图所示：

Reflector可以方便的反编译为IL、C#、VB、Delphi等多种语言，是深入了解IL的最佳利器。

在本文中我们以最简单的ILadsm.exe为说明工具。

3. 分析结构

分析IL结构，就参阅《第十三回：从Hello, world开始认识IL》，已经有了大致的介绍，在此不需要进行过多的笔墨，实际上IL的本身的结构也不是很复杂，了解了大致的体系即可。

4. 解析常用命令

我们在了解了IL文件结构的基础上，通过学习常用的IL命令，就可以基本上对IL达到了了解不过分的标准，因此对IL常用命令的分析就是本文的重点和要点。我们通过对常用命令的解释、示例与分析，逐步了解你陌生的语言世界原来也很简单。

IL指令集包括了基础指令集和对象模型指令集大概有近200多个，对我们来说消化这么多的陌生指令显然不是明智的办法，就行高级语言的关键字一样，我们只取其一瓢独饮，抓大放小的革命传统同样是有效的学习办法，详细的指令集解释请下载[MSIL指令速查手册]。

4.1 newobj和initobj

newobj和intiobj指令就像两个兄弟，常常让我们迷惑在其然而不知其所以然，虽然认识但是不怎么清楚，这种感觉很郁闷，下面就让我们看看他们的究竟：

代码引入

指令说明

深入分析

从上面的代码中，我们可以得出哪些值得推敲的结论呢？

MSDN给出的解释是：newobj用于分配和初始化对象；而initobj用于初始化值类型。

那么newobj又是如何分配内存，完成对象初始化；而initobj又如何完成对值类型的初始化呢？

显然，关于newobj指令，在《第五回：深入浅出关键字---把new说透》中，已经有了一定的介绍，简单说来关于newobj我们有如下结论：

· 从托管堆分配指定类型所需要的全部内存空间。

· 在调用执行构造函数初始化之前，首先初始化对象附加成员：一个是指向该类型方法表的指针；一个是SyncBlockIndex，用于进行线程同步。所有的对象都包含这两个附加成员，用于管理对象。

· 最后才是调用构造函数ctor，进行初始化操作。并返回新建对象的引用地址。

而initobj的作用又可以小结为：

· 构造新的值类型，完成值类型初始化。值得关注的是，这种构造不需要调用值类型的构造函数。具体的执行过程呢？以上例来说，initobj MyStruct的执行结果是，将MyStruct中的引用类型初时化为null，而基元类型则置为0。

因此，值类型的初始化可以是：

//initobj方式初始化值类型

initobj Anytao.net.My_Must_net.IL.MyStruct

同时，也可以直接显示调用构造函数来完成初始化，具体为

MyStruct ms = new MyStruct(123);

对应于IL则是对构造函数cto的调用。

//调用构造函数方式初始化值类型

call instance void Anytao.net.My_Must_net.IL.MyStruct::.ctor(int32)

· Initobj还用于完成设定对指定存储单元的指针置空（null）。这一操作虽不常见，但是应该引起注意。

由此可见，newobj和initobj，都具有完成实例初始化的功能，但是针对的类型不同，执行的过程有异。其区别主要包括：

· newobj用于分配和初始化对象；而initobj用于初始化值类型。因此，可以说，newobj在堆中分配内存，并完成初始化；而initobj则是对栈上已经分配好的内存，进行初始化即可，因此值类型在编译期已经在栈上分配好了内存。

· newobj在初始化过程中会调用构造函数；而initobj不会调用构造函数，而是直接对实例置空。

· newobj有内存分配的过程；而initobj则只完成数据初始化操作。

关于对象的创建，还有其他的情况值得注意，例如：

· Newarr指令用来创建一维从零起始的数组；而多维或非从零起始的一维数组，则仍由newobj指令创建。

· String类型的创建由ldstr指令来完成，具体的讨论我们在下文来展开。

4.2 call、callvirt和calli

call、callvirt和calli指令用于完成方法调用，这些正是我们在IL中再熟悉不过的几个朋友。那么，同样是作为方法调用，这几位又有何区别呢？我们首先对其做以概括性的描述，再来通过代码与实例，进入深入分析层面。

· call使用静态调度，也就是根据引用类型的静态类型来调度方法。

· callvirt使用虚拟调度，也就是根据引用类型的动态类型来调度方法；

· calli又称间接调用，是通过函数指针来执行方法调用；对应的直接调用当然就是前面的：call和callvirt。

然而，虽然有以上的通用性结论，但是对于call和callvirt不可一概而论。call在某种情况下可以调用虚方法，而callvirt也可以调用非虚方法。具体的分析我们在以后的文章中来展开，暂不做过多分析。

5. 结论

本文从几个重点的IL指令开始，力求通过对比性的分析和深入来逐步揭开IL的神秘与迷惑，正如我们在开始强调的那样，本文只是个开始也许也是个阶段，对IL的探求正如我自己的脚步一样，也在继续着，为的是在.NET的技术世界能够有更多的领悟。作者期望通过不断的努力逐渐和大家一起从IL世界探求.NET世界，在以后的讨论中我们间或的继续这个主题的不断成长。

[下载]

reflector.exe

IL指令速查手册（感谢温少提供）

参考文献

（USA）Jeffrey Richter, Applied Microsoft .NET Framework Programming

（USA）David Chappell， Understanding .NET

[公告]

【CLR团队公告】活动公告、邀请函、团队纲领

【系列公告】从架构到设计、你必须知道的.NET

温故知新

[开篇有益]
[第一回：恩怨情仇：is和as]
[第二回：对抽象编程：接口和抽象类]
[第三回：历史纠葛：特性和属性]
[第四回：后来居上：class和struct]
[第五回：深入浅出关键字---把new说透]
[第六回：深入浅出关键字---base和this]
[第七回：品味类型---从通用类型系统开始]
[第八回：品味类型---值类型与引用类型（上）－内存有理]
[第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边]
[第十回：品味类型---值类型与引用类型（下）－应用征途]
[第十一回：参数之惑---传递的艺术（上）]
[第十二回：参数之惑---传递的艺术（下）]
[第十三回：从Hello, world开始认识IL]