由浅入深CIL系列:3.通过CIL观察.NET值类型和引用类型的内存分配

class Program
{
static void Main( string [] args)
{
// 将a+b+c，打印结果
int a = 3 ;
int b = 19 ;
double c = 443.25 ;
Console.WriteLine(a + b + c);

// 分别打印d,e,d+e
string d = " Hello World! " ;
string e = " Print Word! " ;
Console.WriteLine(e);
Console.WriteLine(d);
Console.WriteLine(d + e);
}
}

.method private hidebysig static void Main( string [] args) cil managed
{
// 第一段声明
.entrypoint
// 代码大小 71 (0x47)
.maxstack 2
.locals init ([ 0 ] int32 a,
[ 1 ] int32 b,
[ 2 ] float64 c,
[ 3 ] string d,
[ 4 ] string e)
// 第二段值类型内存存储情况
IL_0000: nop
IL_0001: ldc.i4. 3
IL_0002: stloc. 0
IL_0003: ldc.i4.s 19
IL_0005: stloc. 1
IL_0006: ldc.r8 443.25
IL_000f: stloc. 2
IL_0010: ldloc. 0
IL_0011: ldloc. 1
IL_0012: add
IL_0013: conv.r8
IL_0014: ldloc. 2
IL_0015: add
IL_0016: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(float64)
// 第三段引用类型内存存储情况
IL_001b: nop
IL_001c: ldstr " Hello World! "
IL_0021: stloc. 3
IL_0022: ldstr " Print Word! "
IL_0027: stloc.s e
IL_0029: ldloc.s e
IL_002b: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )
IL_0030: nop
IL_0031: ldloc. 3
IL_0032: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )
IL_0037: nop
IL_0038: ldloc. 3
IL_0039: ldloc.s e
IL_003b: call string [mscorlib]System.String::Concat( string ,
string )
IL_0040: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )
IL_0045: nop
IL_0046: ret
} // end of method Program::Main

        首先我们看第一段CIL代码所示，声明了程序的进入点，以及定义了5个局部的变量其索引值分别为0,1,2,3,4，变量名为a,b,c,d,e。

.entrypoint // 定义了程序的进入点
// 代码大小 71 (0x47) // 表明代码总共大小71个字节
.maxstack 2
.locals init ([ 0 ] int32 a, // 在索引的0,1,2,3,4处定义了5个局部变量
[ 1 ] int32 b,
[ 2 ] float64 c,
[ 3 ] string d,
[ 4 ] string e)

         其次我们来看第二段CIL代码，这是值类型的直接存储在栈中的数据，直接取出相加即可。

// 第二段值类型内存存储情况
IL_0000: nop
// int a = 3;
// 将整数值 3 作为 int32 推送到计算堆栈上
IL_0001: ldc.i4. 3
// 将堆栈顶部的3弹出并且存储到索引为1处得局部变量b
IL_0002: stloc. 0
// int b = 19;
// 将整数19作为int32推送到计算机堆栈上
IL_0003: ldc.i4.s 19
// 将堆栈顶部的19弹出并且存储到索引为1处得局部变量b
IL_0005: stloc. 1
// double c = 443.25;
// 将所提供的 float64 类型的值443.25作为 F (float) 类型推送到计算堆栈上
// 从这里可以看出C# Double类型==MSIL里面的float64类型
IL_0006: ldc.r8 443.25
// 将堆栈顶部的443.25弹出并且存储到索引为2处得局部变量b
IL_000f: stloc. 2
// a+b
// 将索引 0 处的局部变量a值3加载到计算堆栈上
IL_0010: ldloc. 0
// 将索引 1 处的局部变量b值19加载到计算堆栈上
IL_0011: ldloc. 1
// 将两个值相加并将结果推送到计算堆栈上，结果为22
IL_0012: add
// a+b得到的值22+c
// 将位于计算堆栈顶部的值22转换为 float64
IL_0013: conv.r8
// 将索引 2 处的局部变量b值443.25加载到计算堆栈上
IL_0014: ldloc. 2
// 将两个值相加并将结果465.25推送到计算堆栈上
IL_0015: add
// 调用mscorlib程序集内的函数打印值465.25
IL_0016: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(float64)

启发：

1.在.NET的CIL语言中首先建立一个变量的索引集合。然后在每次初始化值类型的时候先将值类型的值推到计算堆栈上，然后马上将堆栈上顶部的对应值存到对应的索引项中。

2.值类型并没有入堆，而是直接在栈上使用。

3.C#中的Double类型在CIL中实质上就是float64类型，且int32类型和float64类型一起做运算的时候，需要先将int32类型转为float64类型。

        再次我们看以下代码，以观察引用类型在内存中的存储方式和使用方法。

// 第三段引用类型内存存储情况
IL_001b: nop
// 为Hello World!字符串分配内存，并且推送其对象引用到计算堆栈上。
IL_001c: ldstr " Hello World! "
// 将堆栈顶部的Hello World!字符串的引用弹出并且存储到索引为3处得局部变量d
IL_0021: stloc. 3
// 为Print Word!字符串分配内存，并且推送其对象引用到计算堆栈上。
IL_0022: ldstr " Print Word! "
// 将堆栈顶部的Print Word!字符的引用弹出并且存储到索引为4处的局部变量e
IL_0027: stloc.s e
// 将索引 4 处的局部变量Print Word!字符串加载到计算堆栈上并且打印出来
IL_0029: ldloc.s e
IL_002b: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )

IL_0030: nop
// 将索引 3 处的局部变量Hello World!字符串加载到计算堆栈上并且打印出来
IL_0031: ldloc. 3
IL_0032: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )
IL_0037: nop
// 将d和e的字符串提取出来并且调用[mscorlib]System.String::Concat(string,string)
// 对两个string进行值拷贝相加，然后将其引用存到栈顶
IL_0038: ldloc. 3
IL_0039: ldloc.s e
IL_003b: call string [mscorlib]System.String::Concat( string ,
string )
// 将存在栈顶的新的string弹出显示出来
IL_0040: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine( string )
IL_0045: nop
IL_0046: ret

启发：

1.string是一种特殊的引用类型。

2.string类型的字符相加操作是使用[mscorlib]System.String::Concat(string,string)对值的拷贝实现的。

3.引用类型是先将其值在内存堆中分配好之后才返回其引用到栈上面。

        本节通过CIL语言观察到.NET的值类型和引用类型在内存堆和栈中是如何进行访问和管理的。以及特殊的string引用类型。

本文转自程兴亮博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/chengxingliang/archive/2011/06/29/2090737.html，如需转载请自行联系原作者