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续上文【翻译】MSIL 教程（一） ，本文继续讲解数组、分支、循环、使用不安全代码和如何调用Win32 API
数组
本程序分配一个int型的数组并给他的元素赋值，然后打印出元素和数组的长度。
命令：
- newarr type— 生成一个元素类型为type 的数组。数组的大小必须在调用该命令前装入堆栈。该命令会把一个数组的引用装入堆栈。
- stelem.i4— 给一个数组成员赋值。数组的引用、下标和值必须在调用该命令前装入堆栈。
- ldelema type— 把数组元素的地址装入堆栈。数组的引用和下标必须在调用该命令前装入堆栈。地址用来调用非静态函数（参见后面）。
- ldlen—把数组的长度装入堆栈。数组的引用必须在调用该命令前装入堆栈。
- ldloca.s variable— 把变量的地址装入堆栈。
- ldc.i4.s value— 把一个Int32的常量装入堆栈（用于大于8位的数）。
- conv.i4— 把堆栈中值转换成Int32类型。
- call instance function(arguments)— 调用类的非静态函数。在调用一个非静态函数之前，我们必须把某个类的实例的地址和函数的参数装入堆栈。在本例中，地址通过ldelema和ldloca 命令装入。
在本例的某些代码片段中，我写了一些注释，以说明堆栈在最后一个变量后的状态。在本例中，我们看到变量由编译器生成，该变量用来调用类的非静态函数。
代码：
.assembly Array1 {}
/*
// This program works as C# code:
int[] x = new int[5];
x[0] = 10;
x[1] = 20;
Console.WriteLine("x[0] = " + x[0].ToString());
Console.WriteLine("x[1] = " + x[1].ToString());
Console.WriteLine("Array length = " + x.Length.ToString());
*/
.method static public void main() il managed
{
.entrypoint
.maxstack
.locals init ([] int32[] x,
[] int32 tmp) // 由编译器生成
// *****************************************************
// x = new int[5];
// *****************************************************
ldc.i4. // 把常量装入堆栈。
// 生成数组，并把他的引用压入堆栈
newarr [mscorlib]System.Int32
// 把数组从堆栈中取出，存入第0个局部变量中
stloc.
// *****************************************************
// x[0] = 10;
// *****************************************************
ldloc. // 把第0个局部变量装入堆栈（数组）
ldc.i4. // 把常量0装入堆栈（下标）
ldc.i4.s // 把常量10装入堆栈（值）
stelem.i4 // array[index] = value
// 对数组的其余元素进行同样的操作……
// ***************************************************
// Console.WriteLine("x[0] = " + x[0].ToString());
// ***************************************************
ldstr "x[0] = "
// 堆栈："x[0] = " (堆栈由局部变量表示)
ldloc. // 把第0个变量装入堆栈
ldc.i4. // 把第1个变量装入堆栈
// 堆栈: "x[0] = " -> x -> 0
// 把元素的地址装入堆栈
ldelema [mscorlib]System.Int32
// 堆栈: "x[0] = " -> 指向一个Int32的指针
// 10
// 调用实例函数System.Int32::ToString().
call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
// 堆栈: "x[0] = " -> "10"
// 调用静态函数System.String::Concat(string, string)
call string [mscorlib]System.String::Concat
(string, string)
// 堆栈: "x[0] = 10"
// 调用静态函数 System.Console::WriteLine(string)
call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
// 堆栈: 空
//对数组的其余元素进行同样的操作……
// *****************************************************
// Console.WriteLine("Array length = " + x.Length.ToString());
// *****************************************************
ldstr "Array length = "
// 堆栈: "Array length = "
ldloc. // 把第0个变量装入堆栈
// 堆栈: "Array length = " -> x
Ldlen // 把数组的长度装入堆栈
// 堆栈: "Array length = " -> 5
conv.i4 // 把栈顶的值转换为Int32，并把他装入堆栈
// 堆栈: "Array length = " -> 5
stloc. // 把刚才的值存入第1个局部变量(tmp)
// 堆栈: "Array length = "
ldloca.s tmp //把变量tmp的地址装入堆栈
// 堆栈: "Array length = " -> &tmp
call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
// 堆栈: "Array length = " -> "5"
call string [mscorlib]System.String::Concat
(string, string)
// 堆栈: "Array length = 5"
call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
// 堆栈: 空
ret
}
比较
本程序读取2个数字并打印其最小值。
命令：
- bge.s label—跳转至label 如果value1≥value 2. Values 1和 2 必须在调用本命令前装入堆栈。
- br.s label—跳转至label。
- box value type— 把一个值类型转成一个Object，并把该Object的引用装入堆栈。
本程序的装箱由如下C#程序引起： Console.WriteLine("{0:d}", z);
用这种形式就不会引起装箱： Console.WriteLine(z.ToString());.
代码：
.assembly Compare {}
/*
int x, y, z;
string s;
Console.WriteLine("Enter x:");
s = Console.ReadLine();
x = Int32.Parse(s);
Console.WriteLine("Enter y:");
s = Console.ReadLine();
y = Int32.Parse(s);
if ( x < y )
z = x;
else
z = y;
Console.WriteLine("{0:d}", z);
*/
.method static public void main() il managed
{
.entrypoint
.maxstack
.locals init ([] int32 x,
[] int32 y,
[] int32 z,
[] string s)
// *****************************************************
// Console.WriteLine("Enter x:");
// *****************************************************
ldstr "Enter x:" // 把字符串装入堆栈
call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
// *****************************************************
// s = Console.ReadLine();
// *****************************************************
call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
stloc. // 保存到第3个变量
// *****************************************************
// x = Int32.Parse(s);
// *****************************************************
ldloc. // 把第3个变量装入堆栈
call int32 [mscorlib]System.Int32::Parse(string)
stloc. // 保存到第0个变量
// 对y进行相同的操作……
// *****************************************************
// 分支
// if ( x >= y ) goto L_GR;
// *****************************************************
ldloc. // 把x装入堆栈(value 1)
ldloc. // 把y装入堆栈(value 2)
bge.s L_GR // 跳转到 L_GR 如果value1≥value2
// *****************************************************
// z = x
// *****************************************************
ldloc. // 把第0个变量装入堆栈
stloc. // 保存到第2个变量
br.s L_CONTINUE // 跳转至 L_CONTINUE
L_GR:
// *****************************************************
// z = y
// *****************************************************
ldloc. // 把第1个变量装入堆栈
stloc. // 保存到第2个变量
L_CONTINUE:
// *****************************************************
// Console.WriteLine("{0:d}", z);
// 注意：这一行引起装箱操作
// *****************************************************
ldstr "{0:d}" // 把字符串装入堆栈
ldloc. // 把第2个变量装入堆栈 (z)
box [mscorlib]System.Int32 // 把Int32变为Object
call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, object)
ret
}
数组2(循环)
本程序用循环填充一个数组并打印其元素。这一次，我们增加一个静态函数ShowNumber(int), 它在main函数中调用。
命令：
- blt.s label—跳转到label 如果value 1小于 value 2. Values 1 和 2 必须在调用本命令之前装入堆栈。
- ldelem.i4— 把一个数组元素装入堆栈。数组引用和下标必须在调用本命令之前装入堆栈。
- ldarga.s argument— 把函数参数的地址装入堆栈。
我们可以看到，在本程序中，for 循环在MSIL中用标签来实现。
代码：
.assembly Array2 {}
/*
int[] px = new int[100];
int i;
for ( i = 1; i < 100; i++ )
{
px[i] = i + 1;
}
ShowNumber(px[5]);
ShowNumber(px[10]);
static void ShowNumber(int n)
{
Console.WriteLine(n.ToString());
}
*/
.method static public void main() il managed
{
.entrypoint
.maxstack
.locals init ([] int32[] px,
[] int32 i)
// *****************************************************
// x = new int[100]
// *****************************************************
ldc.i4.s // 把常量装入堆栈
newarr [mscorlib]System.Int32 // 分配一个Int32型的数组
stloc. // 把它存入第0个变量
// *****************************************************
// i = 1
// *****************************************************
ldc.i4. //把常量装入堆栈
stloc. //把它存入第1个变量
br.s CHECK_COUNTER // 跳转到 CHECK_COUNTER
START_LOOP:
// *****************************************************
// px[i] = i + 1;
// *****************************************************
ldloc. // 把第0个变量装入堆栈
// 堆栈: px
ldloc. // 把第1个变量装入堆栈
//堆栈; px -> i
ldloc. //把第1个变量装入堆栈
//堆栈: px -> i -> i
ldc.i4. //把常量装入堆栈
//堆栈: px -> i -> i -> 1.
add // 2个值相加
//堆栈: px -> i -> i+1
// (array,index,value)
stelem.i4 // 把值存入数组元素
//堆栈[index] = value
//堆栈: 空
// *****************************************************
// i = i + 1
// *****************************************************
ldloc. //把第1个变量装入堆栈
ldc.i4. //把常量装入堆栈
add // 相加
stloc. // 把值存入把第1个变量
CHECK_COUNTER:
// *****************************************************
// 如果 i < 100 跳转到循环开始的地方
// *****************************************************
ldloc. // 把第1个变量装入堆栈
ldc.i4.s // 把常量装入堆栈
blt.s START_LOOP // 如果value1<value2调转至START_LOOP
// *****************************************************
// ShowNumber(px[5]
// *****************************************************
ldloc. // 把第0个变量装入堆栈
// (array)
ldc.i4. // 把常量装入堆栈
// (index)
ldelem.i4 // 把数组元素装入堆栈
call void ShowNumber(int32) // 调用 ShowNumber
// *****************************************************
// ShowNumber(px[10]
// *****************************************************
ldloc.
ldc.i4.s
ldelem.i4
call void ShowNumber(int32)
ret
}
.method static public void ShowNumber(int32 n) il managed
{
.maxstack
ldarga.s n // 把第n个参数的地址装入堆栈
call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
ret
}
不安全代码
本程序通过unsafe指针填充和打印一个int型数组。
在本程序中，我们将看到新的类型：int32* 和 int32&。使用关键字pinned 可以阻止GC移动由局部指针变量指向的对象。
命令：
- dup—在堆栈上复制一个值。
- stind.i4—存储值的地址。地址和值必须在调用本命令之前装入堆栈。
Code:
.assembly Unsafe {}
/*
int[] nArray = new int[5];
int i;
int* pCurrent;
fixed ( int* pArray = nArray )
{
pCurrent = pArray;
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
*pCurrent++ = i + 1;
}
}
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
Console.WriteLine(nArray[i].ToString());
}
*/
.method static public void main() il managed
{
.entrypoint
.maxstack
.locals ([] int32[] nArray,
[] int32 i,
[] int32* pCurrent,
[] int32& pinned pArray) // GC不会移动该指针指向的对象
// *****************************************************
// nArray = new int[5];
// *****************************************************
ldc.i4. // 把常量5装入堆栈
newarr [mscorlib]System.Int32 // 生成数组 Int32[5]
stloc. // 存入第0个变量
// *****************************************************
// pArray = nArray (pArray = &nArray[0])
// *****************************************************
ldloc.
//把第0个变量装入堆栈(array)
ldc.i4.
//把常量0装入堆栈(index)
ldelema [mscorlib]System.Int32
// 把array[index]装入堆栈
stloc.
//存入第3个局部变量
// *****************************************************
// pCurrent = pArray;
// *****************************************************
ldloc. //把第3个变量装入堆栈
conv.i // 转变为int
stloc. //存入第2个变量
// *****************************************************
// i = 0
// *****************************************************
ldc.i4. //把常量0装入堆栈
stloc. //存入第1个变量
// *****************************************************
// 跳转到 CHECK_COUNTER
// *****************************************************
br.s CHECK_COUNTER
START_LOOP:
// *****************************************************
// *pCurrent++ = i + 1
// *****************************************************
// 1) 保存pCurrent到堆栈，然后累加pCurrent
ldloc.
//把第2个变量装入堆栈 [pCurrent]
dup
// 复制栈顶的值
// [pCurrent pCurrent]
ldc.i4.
// 把常量4装入堆栈 [pCurrent pCurrent 4]
add
// 相加 [pCurrent pCurrent + 4]
stloc.
// 存入第2个变量 [pCurrent]
// 译注：因为int型指针是4位的，所以加pCurrent+4==*pCurrent++
// 2) 把 (i+1) 保存到pCurrent
ldloc.
// 把第1个变量装入堆栈 [pCurrent i]
ldc.i4.
//把常量1装入堆栈 [pCurrent i 1]
add // 相加 [pCurrent i+1]
// 地址 值
stind.i4
// 把i+1的值的地址存入pCurrent [empty]
// *****************************************************
// i = i + 1
// *****************************************************
ldloc. // 把第1个变量装入堆栈
ldc.i4. // 把常量1装入堆栈
add // 相加
stloc. // 存入第1个变量
CHECK_COUNTER:
// *****************************************************
// 如果i < 5 跳转至 START_LOOP;
// *****************************************************
ldloc. // 把第1个变量装入堆栈
ldc.i4. // 把常量5装入堆栈
blt.s START_LOOP // 如果i<5跳转至START_LOOP
// *****************************************************
// pArray = 0 fixed 块结束
// *****************************************************
ldc.i4. // 把常量0装入堆栈
conv.u // 转变为unsigned int，并压入堆栈
stloc. // 存入第3个变量
// 打印数组元素……
ret
}
PInvoke
本程序使用Win32 API GetComputerName 和 MessageBox 显示计算机的名字。API的MSIL声明形式如下：
.method public hidebysig static pinvokeimpl("kernel32.dll"
autochar winapi)
int32 GetComputerName(
class [mscorlib]System.Text.StringBuilder
marshal( lptstr) buffer,
int32& size) cil managed preservesig
{
}
.method public hidebysig static pinvokeimpl("User32.dll"
autochar winapi)
int32 MessageBox(native int hWnd,
string marshal( lptstr) lpText,
string marshal( lptstr) lpCaption,
int32 uType) cil managed preservesig
{
}
其调用规则与其他函数一致。