【转载】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 

          /*
           Author:zery-zhang
           BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
           */
          static void Main(string[] args)
          {
              string name = "Zery";
              int age = 22;
              Console.WriteLine(age.ToString() + name);//已ToString的操作
              Console.WriteLine(age+name);//未ToString操作
  
          }

IL代码

     /*
          Author:zery-zhang
          BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
      */
      .method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
  {
    .entrypoint
    // Code size       48 (0x30)
  
   //以下代码 完成 C#代码中初始化变量的操作
  
    //计算栈(Evaluation Stack) 可容纳数据项的最大个数
    .maxstack  2              
     //定义并初始化参数 并存入 局部变量表(Record Frame)中
    .locals init (string V_0,int32 V_1) 
    IL_0000:  nop
    //把字符串压入计算栈(Evaluation Stack)中
    IL_0001:  ldstr      "Zery"   
    // 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
    IL_0006:  stloc.0       
    //把整数22压入计算栈中  
    IL_0007:  ldc.i4.s   22    
    //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
    IL_0009:  stloc.1             
  
    //以下代码完成C#中的输出操作
  
    //取出局部变量表中V_1元素的值 "22" (copy)并压入计算栈中
    IL_000a:  ldloca.s   V_1 
    //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
    IL_000c:  call       instance string [mscorlib]System.Int32::ToString() 
     //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")
    IL_0011:  ldloc.0            
     //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
    IL_0012:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(string,string)   
     //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 。
    IL_0017:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) 
  
    //未ToString的操作
    IL_001c:  nop
     //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
    IL_001d:  ldloc.1              
     //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
    IL_001e:  box        [mscorlib]System.Int32   
     //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
    IL_0023:  ldloc.0              
     //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
    IL_0024:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,object)   
     //调用输出方法
    IL_0029:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)        
    IL_002e:  nop
     //标记返回
    IL_002f:  ret               
  } // 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。

【转自】http://www.cnblogs.com/zery/p/3376973.html