.NET Emit 入門教程：第六部分：IL 指令：8：詳解 ILGenerator 指令方法：型別轉換指令

路过秋天發表於2024-04-15
MIT型別

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。

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。

支條件指令，該指令通常以 Br、或 B、C 開頭，用於在執行分支條件時跳轉指令。

本篇介紹型別轉換指令，該指令通常以 Cast、Conv 開頭或box結尾，用於在執行時對型別進行轉換。

型別轉換指令介紹：

在.NET中，型別轉換是一個常見的操作，它允許我們在不同的資料型別之間進行轉換。ILGenerator 提供了一系列的指令來執行各種型別轉換操作。這些指令可以分為三類：強制型別轉換指令、隱式型別轉換指令和數值型別轉換指令。

  1. 強制型別轉換指令：這些指令用於執行顯式的型別轉換操作，如果轉換失敗則會丟擲異常。常見的強制型別轉換指令包括 castclass 和 isinst 指令。

  2. 隱式型別轉換指令：這些指令用於執行從引用型別到值型別或者從值型別到引用型別的轉換，或者在值型別之間執行轉換。unbox 和 box 指令是常見的隱式型別轉換指令。

  3. 數值型別轉換指令：這些指令用於執行不同數值型別之間的轉換，比如將整數轉換為浮點數，或者將浮點數轉換為整數。conv 指令系列提供了這些功能。

透過這些型別轉換指令，我們可以在 IL 級別執行各種型別轉換操作，為動態生成的程式碼增加了靈活性和功能性。

接下來我們將詳細介紹這些指令的用法和示例。

1、強制型別轉換指令：

Castclass 指令：強制型別轉換

示例程式碼：

MethodBuilder methodBuilder = tb.DefineMethod("ConvertTo", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(XmlEntity), new Type[] { typeof(object) });

ILGenerator il = methodBuilder.GetILGenerator();

il.Emit(OpCodes.Ldarg_0 );
il.Emit(OpCodes.Castclass, typeof(XmlEntity));
         
il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

對應程式碼：

Isinst 指令： as 型別轉換

示例程式碼：

MethodBuilder methodBuilder = tb.DefineMethod("ConvertTo", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(XmlEntity), new Type[] { typeof(object) });
ILGenerator il = methodBuilder.GetILGenerator();

il.Emit(OpCodes.Ldarg_0 );
il.Emit(OpCodes.Isinst, typeof(XmlEntity));

il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

對應程式碼：

2、隱式型別轉換指令：

1、Box 指令：裝箱

示例程式碼：

MethodBuilder methodBuilder = tb.DefineMethod("ConvertTo", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(object), new Type[] { typeof(int) });
ILGenerator il = methodBuilder.GetILGenerator();

il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit(OpCodes.Box, typeof(int));

il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

對應程式碼：

2、Unbox_Any 指令：拆箱

示例程式碼：

MethodBuilder methodBuilder = tb.DefineMethod("ConvertTo", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(int), new Type[] { typeof(object) });

ILGenerator il = methodBuilder.GetILGenerator();

il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, typeof(int));

il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

對應程式碼：

3、Unbox 指令：拆箱並返回指向值的引用地址

對應程式碼：

可以看出，返回的是引用，如果需要獲取值，需要配置 Ldobj 指令：

來一個示例程式碼：

var dynamicMethod = new DynamicMethod("ConvertTo", typeof(int), new Type[] { typeof(object) }, typeof(AssMethodIL_Condition));

ILGenerator il = dynamicMethod.GetILGenerator();
il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

il.Emit(OpCodes.Unbox, typeof(int));
il.Emit(OpCodes.Ldobj, typeof(int));

il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

var result = dynamicMethod.Invoke(null, new object[] { 11 });
Console.WriteLine(result);
Console.Read();

執行效果：

可以理解為：

Unbox_Any 指令 = Unbox 指令 + Ldobj 指令。

3、數值型別轉換指令：

在CIL（Common Intermediate Language）中，"conv"（convert）相關指令用於進行型別轉換，將一個資料型別轉換為另一個資料型別。這些指令通常用於在不同的資料型別之間進行顯式轉換。

以下是一些常用的"conv"相關指令及其功能：

  1. conv.i1: 將值轉換為有符號 8 位整數型別（sbyte）。
  2. conv.i2: 將值轉換為有符號 16 位整數型別（short）。
  3. conv.i4: 將值轉換為有符號 32 位整數型別（int）。
  4. conv.i8: 將值轉換為有符號 64 位整數型別（long）。
  5. conv.u1: 將值轉換為無符號 8 位整數型別（byte）。
  6. conv.u2: 將值轉換為無符號 16 位整數型別（ushort）。
  7. conv.u4: 將值轉換為無符號 32 位整數型別（uint）。
  8. conv.u8: 將值轉換為無符號 64 位整數型別（ulong）。
  9. conv.r4: 將值轉換為單精度浮點數型別（float）。
  10. conv.r8: 將值轉換為雙精度浮點數型別（double）。

這些指令在IL程式碼中用於執行型別轉換操作。下面是一個簡單的示例，演示如何使用這些指令：

var dynamicMethod = new DynamicMethod("ConvertTo", typeof(float), new Type[] { typeof(int) }, typeof(AssMethodIL_Condition));
ILGenerator il = dynamicMethod.GetILGenerator();

il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit(OpCodes.Conv_R4);

il.Emit(OpCodes.Ret);     // 返回該值

var result = dynamicMethod.Invoke(null, new object[] { 11 });
Console.WriteLine(result);
Console.Read();

執行結果：

在 Emit 中，型別是需要精確轉換的，如果不進行轉換，你可能得到類似這樣的結果：

總結：

在本教程的第六部分中，我們深入探討了 ILGenerator 中的型別轉換指令。

透過了解這些指令，你可以在動態生成的程式碼中執行各種型別轉換操作，從而更好地控制程式的行為和資料流。

型別轉換指令在 .NET 開發中非常有用，特別是在需要進行資料型別轉換或操作時。

透過本教程，你應該已經瞭解瞭如何使用 ILGenerator 來生成這些轉換指令，並且知道它們在 IL 程式碼中的具體用法和語法。

掌握 ILGenerator 中的型別轉換指令將為你的動態程式碼生成帶來更大的靈活性和效率。

繼續學習並探索 ILGenerator 中其他功能和指令，以加深對 .NET 平臺底層執行機制的理解，並提升自己在 .NET 開發領域的技能水平。

相關文章