给旧版 .NET 开道 “私有通路”：ILAccess.Fody 达成逻辑与设计精髓

前言 

目录

前言 

从 UnsafeAccessor 说起

ILAccess.Fody 诞生

使用方法 (和UnsafeAccessor几乎一样)

核心实现: 编译期注入 IL

额外处理

访问私有成员方法的对比

结语

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.NET 8 带来底层开发者的福音：新特性 UnsafeAccessor 无需反射即可强类型、零开销访问类的私有字段、方法与构造函数。

举个例子：

// 目标类：包含私有字段的Dog
public class Dog
{
    // 私有字段（默认初始值）
    private string _name = "Puppy";
}
// 专用访问器类：通过UnsafeAccessor突破私有成员访问限制
public static class DogUnsafeAccessors
{
    /// 

    /// 无反射访问Dog的私有字段_name（强类型+零开销）
    /// 
    [UnsafeAccessor(UnsafeAccessorKind.Field, Name = "_name")]
    public static extern ref string GetPrivateName(Dog dogInstance);
}
// 调用示例
var dog = new Dog();
// 通过访问器获取私有字段的引用（支持读写操作）
ref var privateName = ref DogUnsafeAccessors.GetPrivateName(dog);
Console.WriteLine(privateName); // 输出：Puppy

CLR 会在运行时将 GetName 绑定到 _name 字段, 生成直接访问的 IL 指令.性能几乎和直接访问公有字段相当.

Benchmark（来自 Sharmila Malar 的 Medium 文章）

• Reflection: ~10.9 ns
• UnsafeAccessor: ~1.99 ns
• Direct Access: ~1.81 ns

但是, 这个特性只在 .NET 8+ 可用.

ILAccess.Fody 诞生

1. 为让 .NET Framework、.NET 6、.NET Standard 等旧版平台，也能拥有 “反射级灵活 + 原生级性能” 的私有成员访问能力，我开发了 ILAccess.Fody。它复刻了 .NET 8 UnsafeAccessor 的语法与体验，底层通过 Fody + Mono.Cecil 在编译期修改 IL 实现。

Mono.Cecil 是 .NET 程序集操作库，支持不加载程序集即可读写、生成 IL；Fody 则基于它简化了编译期织入，无需复杂配置 MSBuild/VS 管线，就能直接修改程序集 IL。

1. 想让 .NET Framework、.NET 6 及 .NET Standard 等旧版 .NET 也用上 “反射般灵活、原生级高效” 的私有访问能力，于是有了 ILAccess.Fody。它和 .NET 8 UnsafeAccessor 语法、体验几乎一致，核心靠 Fody + Mono.Cecil 编译期改 IL 实现。

Mono.Cecil 可无加载解析 .NET 程序集、操作 IL；Fody 则简化了编译期干预，不用手动处理复杂构建管线，就能轻松完成 IL 修改。

使用方法 (和UnsafeAccessor几乎一样)

static class DogILAccessors
{
    // UnsafeAccessorAttribute -> ILAccessorAttribute
    // UnsafeAccessorKind -> ILAccessorKind
    [ILAccessor(ILAccessorKind.Field, Name = "_name")]
    public static extern ref string GetName(Dog d);
}
var dog = new Dog();
ref var name = ref DogILAccessors.GetName(dog);
Console.WriteLine(name); // Puppy

编译后, ILAccess.Fody 会将这些标记了 ILAccessor 的桩方法体替换为直接访问私有成员的 IL :

.method public hidebysig static string& GetName(class ILAccess.Dog d) cil managed
{
    IL_0000: ldarg.0      // d
    IL_0001: ldflda       string ILAccess.Dog::_name
    IL_0006: ret
}

没有反射、没有委托、没有运行时查找.

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核心实现: 编译期注入 IL

• 遍历所有方法, 找到带 [ILAccessor] 的桩方法.
• 根据不同的 ILAccessorKind 生成对应的 IL 指令.
• 确定目标类型, 对于构造函数目标类型就是桩方法的返回类型, 其余的就是桩方法的第一个参数的类型.
• 对于字段, 根据字段名匹配, 在目标类型的声明字段里找到目标字段, 然后根据是否为静态选择 Ldsfld 或 Ldfld 指令, 如果是 ref访问, 则需选择 Ldsflda 或 Ldfld
• 对于方法, 则需要根据方法名+泛型参数个数+参数类型列表来匹配, 在目标类型的声明方法里找到目标方法, 然后选择 callvirt 或 call 指令
• 对于构造函数, 其实就是一个名为 .ctor 的方法, 处理方式和普通方法类似, 不过指令是 newobj

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额外处理

• 当想访问的私有成员的类型是定义在一个 引用程序集(Reference Assemblies) 中

比如想访问基础库中的 List<T> 的 _items, 而基础库在编译时通常会以 引用程序集 的形式进行引用, 此时这个程序集只包含这个类型的公共成员的定义, 不包括其实现以及所有的私有成员. 那么就无法根据名称找到私有成员的用于生成 IL 的元数据.
解决方法: 先通过引用程序集的路径找到其对应的 实现程序集(Implementation Assemblies) 的路径, 并从其中读取所需的元数据.

• 当想访问的私有成员的类型并不定义在当前被编译的程序集中

这种情况如果直接使用 IL 指令访问其私有成员会触发 MethodAccessException 或者 FieldAccessException 之类的异常.
解决方法: 使用 IgnoresAccessChecksToAttribute 跳过对想访问的程序集的权限检查. 例如

[assembly: IgnoresAccessChecksTo("System.Private.CoreLib")] // 跳过对基础库的访问检查

不过在使用 ILAccess.Fody 的时候无需手动添加这些代码, 它会自动生成并注入到被编译的程序集中.

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访问私有成员方法的对比

特性	反射	UnsafeAccessor	ILAccess.Fody
支持平台	所有 .NET 平台	仅 .NET 8+	全部 .NET 平台
实现方式	运行时查找	CLR 运行时注入	Fody 编译期注入
性能	慢	几乎接近直接访问	几乎接近直接访问
编译期验证	❌	❌	✅
AOT支持	⚠️ 受限支持	✅	✅

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结语

ILAccess.Fody 的目标很纯粹:

让旧版 .NET 也能拥有 UnsafeAccessor 的力量.

它用编译期 IL 注入的方式, 让私有访问变得强大而安全.