.NET Emit 入門教程：第六部分：IL 指令：6：詳解 ILGenerator 指令方法：方法呼叫指令

路过秋天發表於2024-04-08
MIT

前言：

經過前面幾篇的學習，我們瞭解到指令的大概分類，如：

引數載入指令，該載入指令以 Ld 開頭，將引數載入到棧中，以便於後續執行操作命令。

引數儲存指令，其指令以 St 開頭，將棧中的資料，儲存到指定的變數中，以方便後續使用。

建立例項指令，其指令以 New 開頭，用於在執行時動態生成並初始化物件。

本篇介紹方法呼叫指令，該指令以 Call 開頭，用於在執行時呼叫其它方法。

方法呼叫指令介紹：

在.NET Emit 中，方法呼叫指令是一種關鍵的操作，它允許我們在執行時動態地呼叫各種方法。

這些指令提供了一種靈活的方式，可以在程式執行期間建立、修改和呼叫方法，從而實現了動態程式碼生成和操作的功能。

方法呼叫指令包括了一系列不同的操作碼，每個操作碼都代表了一種不同的呼叫方式，比如呼叫例項方法、靜態方法或委託。

透過理解和應用這些方法呼叫指令，我們可以實現諸如動態代理、AOP（面向切面程式設計）、方法重寫等高階功能，從而擴充套件了.NET平臺的能力和靈活性。

在本文中，我們將深入探討ILGenerator 指令方法中與方法呼叫相關的內容，包括不同呼叫指令的詳細解釋、示例和實踐應用場景。

1、常用指令：Call 指令及 Callvirt 指令

以下是兩種常見的方法呼叫指令及其詳細說明：

  1. Call 指令：

    • 作用：用於呼叫靜態方法、例項方法以及基類的虛擬方法。
    • 使用方法：需要提供方法的簽名和目標物件（如果是例項方法）。
    • 示例： 
      // 呼叫靜態方法
IL.Emit(OpCodes.Call, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(string) }));

// 呼叫例項方法
IL.Emit(OpCodes.Call, typeof(MyClass).GetMethod("InstanceMethod"));

  2. Callvirt 指令：

    • 作用：用於呼叫虛方法，會在執行時根據物件的實際型別進行分派。
    • 使用方法：需要提供方法的簽名，呼叫時會自動獲取物件的型別。
    • 示例： 
      // 呼叫虛方法
IL.Emit(OpCodes.Callvirt, typeof(BaseClass).GetMethod("VirtualMethod"));

這些指令提供了靈活的方法呼叫功能，可以在動態生成的程式碼中使用，也可以用於實現諸如反射、AOP等功能。

透過深入理解這些指令的工作原理和使用方法，我們可以更加靈活地操作.NET平臺上的方法呼叫行為。

2、Call 指令和 Callvirt 指令的區別：

在物件導向的程式語言中，"Call" 和 "CallVirt" 通常用於描述方法（函式）的呼叫方式，它們之間的區別在於是否進行虛擬方法呼叫（Virtual Method Invocation）。

  1. Call（直接呼叫）：當使用 "Call" 呼叫方法時，編譯器會在編譯時確定要呼叫的方法，這意味著它會直接呼叫指定類的方法，而不考慮實際執行時物件的型別。這種方式通常用於非虛方法（non-virtual method）或靜態方法（static method），因為這些方法在編譯時就已經確定了呼叫的目標。

  2. CallVirt（虛擬方法呼叫）：而當使用 "CallVirt" 呼叫方法時，編譯器會生成一段程式碼，在執行時根據實際物件的型別來確定要呼叫的方法。這意味著即使在編譯時使用的是基類的引用或指標，但在執行時實際上呼叫的是子類的方法（如果子類重寫了該方法）。這種方式通常用於虛方法（virtual method），以實現多型性（polymorphism）。

總的來說，"Call" 是在編譯時確定呼叫的方法，而 "CallVirt" 則是在執行時根據物件的實際型別確定呼叫的方法，從而實現了多型性。

使用及其效能說明：

在多數例項方法的呼叫，使用 Call 方法呼叫，會有更優的效能（例項方法時：它減少了物件的Null檢查與虛方法重寫的尋找）。

3、輔助方法：EmitCall

看一下說明：

從引數的說明中，可以看出，它提供了基於Call、Callvirt、Newobj 三類指令的封裝呼叫。

在使用過程中，對使用者容易造成混亂，程式碼也不美觀，可以無視它。

4、方法指標（委託）呼叫：Calli 指令

在C#語法中，除了 unsafe 方法可以操作指標外，其它涉及指標（引用地址）的被封裝後提供給使用的安全型別只有 ref、out、委託。

而涉及呼叫的只有委託，因此，下面來一個呼叫委託的示例程式碼：

單獨的使用 Emit 的Calli 指令無法直接呼叫委託方法，我們需要使用它封裝的輔助方法來使用。

看一下說明：

該方法提供基於 Calli 指令的封裝，提供針對委託的呼叫，下面看一組示例程式碼。

呼叫示例：

 public static void PrintHello()
 {
     Console.WriteLine("Hello, world!");
 }

//......

ILGenerator il = methodBuilder.GetILGenerator();

// 載入一個委託例項到棧上
il.Emit(OpCodes.Ldftn, typeof(AssMethodIL_Call).GetMethod("PrintHello"));
// 使用 Calli 指令呼叫委託所指向的方法
il.EmitCalli(OpCodes.Calli, CallingConventions.Standard, typeof(void), null, null);
il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

生成的對照程式碼：

有點偏離我們理解的程式碼了，好在它能正常執行。

我們在動態方法中執行它：

說明：

Ldftn 指令：Load Function 的簡寫，載入方法的引用地址。

總結：

本文探討了.NET Emit 入門教程的第六部分，聚焦於ILGenerator中的方法呼叫指令。

透過詳細分析 ILGenerator 的使用方法和方法呼叫指令，讀者可以更深入地瞭解.NET平臺下動態生成程式碼的實現機制。

透過本文的閱讀，讀者可以更加熟練地使用 ILGenerator 來動態生成高效、靈活的程式碼，為.NET應用程式的開發和最佳化提供更多可能性。

下一篇，我們繼續探討其它 IL 指令。

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