MSIL入門（一）C#程式碼與IL程式碼對比

2020 年 7 月 5 日
筆記
.NET, c#, MSIL

基礎概念

Microsoft中間語言（MSIL），也成為通用中間語言（CIL），是一組與平台無關的指令，由特定於語言的編譯器從源程式碼生成。MSIL是獨立於平台的，因此，他可以在任何公共語言基礎架構支援特定的環境上執行。

通過JIT編譯器將MSIL轉換為特定電腦環境的特定機器程式碼。這是在執行MSIL之前完成的，同樣，MSIL在需求的基礎上轉換為機器程式碼，既JIT編譯器根據需要而不是整個MSIL進行編譯。

公共語言運行時（CLR）中的執行過程：執行過程包括創建MSIL以及通過JIT編譯器將MSIL轉換為機器程式碼，如下所示：

在CLR的編譯期間，特定於語言的編譯器會將源程式碼轉換為MSIL。此外，與MSIL一起，在編譯中還會生成元數據。元數據包含諸如程式碼中類型的定義和簽名，運行時資訊等資訊。
通過組裝MSIL，可以創建一個公共語言基礎結構（CLI）組裝。該程式集基本上是用於安全性，部署，版本控制等已編譯的程式碼庫，它具有兩種類型，進程程式集（EXE）和程式集（DLL）。
然後JIT編譯器將Microsoft中間語言（MSIL）轉換為特定於JIT編譯器運行所在的電腦環境的機器程式碼。MSIL在需求的基礎上轉換器為機器程式碼，即JIT編譯器根據需要而不是整個MSIL進行編譯。
然後，由JIT編譯器獲得的機器程式碼由電腦的處理器執行。

列印字元串

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("HelloWord!");
}

.entrypoint 定義程式的入口點，該函數在程式啟動時由.NET運行庫調用

.maxstack 定義函數程式碼所用堆棧的最大深度

.ldstr string把一個字元串常量裝入堆棧

call function(parameters)調用靜態函數，函數的參數必須在函數調用前裝入堆棧

pop 取出棧頂的值，當我們不需要把值存入變數時使用

ret 從當前方法返回，並將返回值（如果存在）從調用方的計算堆棧推送到被調用方的計算堆棧上。

  .method private hidebysig static void
    Main(
      string[] args
    ) cil managed
  {
    .entrypoint //主函數，程式的入口
    .maxstack 8 //棧的最大深度。

    // [8 9 - 8 10] 
    IL_0000: nop //什麼都不做

    // [9 13 - 9 45]
    IL_0001: ldstr        "HelloWord!" //把字元串壓入堆棧
    IL_0006: call         void [System.Console]System.Console::WriteLine(string) //調用WriteLine
    IL_000b: nop //什麼都不做

    // [10 9 - 10 10]
    IL_000c: ret //return

  } // end of method Program::Main

數據運算

add 2個值相加。命令的參數必須在調用前裝入堆棧，該函數從堆棧中移除參數並把運算後的結果壓入堆棧。

sub 2個值相減

mul 2個值相乘

static void Main(string[] args)
{
    int x = 1;
    Console.WriteLine(x * 3 + 1 - 1);
}

  .method private hidebysig static void
    Main(
      string[] args
    ) cil managed
  {
    .entrypoint  //主函數，程式的入口
    .maxstack 2  //棧的最大深度
    .locals init (
      [0] int32 x,
      [1] int32 y,
      [2] int32 z //本地變數定義，定義int類型的 x、y、z
    )

    // [8 9 - 8 10]
    IL_0000: nop //什麼都不做

    // [9 13 - 9 23]
    IL_0001: ldc.i4.1  //把x的值放到計算堆棧上
    IL_0002: stloc.0  //把計算堆棧頂部的值（x）放到調用堆棧索引0處

    // [10 13 - 10 23]
    IL_0003: ldc.i4.3 //把z的值放到計算堆棧上
    IL_0004: stloc.1      //把計算堆棧頂部的值（y）放到調用堆棧索引1處

    // [11 13 - 11 23]
    IL_0005: ldc.i4.1 //把x的值放到計算堆棧上
    IL_0006: stloc.2      //把計算堆棧頂部的值（z）放到調用堆棧索引2處

    // [12 13 - 12 46]
    IL_0007: ldloc.0       //把調用堆棧索引為0處的值複製到計算堆棧
    IL_0008: ldloc.1      //把調用堆棧索引為1處的值複製到計算堆棧
    IL_0009: mul //相乘
    IL_000a: ldloc.2  //把調用堆棧索引為2處的值複製到計算堆棧
    IL_000b: add //相加
    IL_000c: ldloc.2      //把調用堆棧索引為2處的值複製到計算堆棧
    IL_000d: sub //相減
    IL_000e: call         void [System.Console]System.Console::WriteLine(int32) //調用WriteLine
    IL_0013: nop //什麼都不做

    // [13 9 - 13 10]
    IL_0014: ret //return

  } // end of method Program::Main

Reference

//www.geeksforgeeks.org/cil-or-msil-microsoft-intermediate-language-or-common-intermediate-language/

Tags: .NET c# MSIL