讀懂IL程式碼就這麼簡單(二)
一 前言
IL系列 第一篇寫完後 得到高人指點，及時更正了文章中的錯誤，也使得我寫這篇文章時更加謹慎，自己在瞭解相關知識點時，也更為細緻。個人覺得既然做為文章寫出來，就一定要保證比較高的質量，和正確率 。感謝 @冰麟輕武 的指點
知識點回顧：
Managed Heap(託管堆):用於存放引用型別的值
Evaluation Statck(計算棧)：臨時存放值型別資料，引用型別地址的堆疊(這個是棧，所以遵循棧的操作特點，先進後出)
Call Stack(呼叫棧)：其中的Record Frame 用於存放.locals init(int32 V_0)指令的引數值如：V_0 (Record Frame是一個區域性變量表，所以不遵守FILO原則 )
二 指令詳解(基本介紹)
2.1 知識點介紹
在第一篇時，我只詳細的寫了值型別的IL指令，這一篇會主要以引用型別為主，這一篇會有裝箱操作，所以先寫一下裝箱操作在記憶體中是如何操作的
裝箱操作：1 記憶體分配，在託管堆中分配記憶體空間，2 將值型別的欄位拷貝到新分配的記憶體中，3 將託管堆中的物件地址返回給新的物件
操作過程如下圖
C#程式碼
1 /*
2 Author:zery-zhang
3 BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
4 */
5 static void Main(string[] args)
6 {
7 string name = "Zery";
8 int age = 22;
9 Console.WriteLine(age.ToString() + name);//已ToString的操作
10 Console.WriteLine(age+name);//未ToString操作
11
12 }
IL程式碼
1 /*
2 Author:zery-zhang
3 BlogAddress:http://www.cnblogs.com/zery/
4 */
5 .method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
6 {
7 .entrypoint
8 // Code size 48 (0x30)
9
10 //以下程式碼 完成 C#程式碼中初始化變數的操作
11
12 //計算棧(Evaluation Stack) 可容納資料項的最大個數
13 .maxstack 2
14 //定義並初始化引數 並存入 區域性變量表(Record Frame)中
15 .locals init (string V_0,int32 V_1)
16 IL_0000: nop
17 //把字串壓入計算棧(Evaluation Stack)中
18 IL_0001: ldstr "Zery"
19 // 從計算棧中彈出("Zery")字元，並賦值給區域性變量表中第0個位置的元素V_0
20 IL_0006: stloc.0
21 //把整數22壓入計算棧中
22 IL_0007: ldc.i4.s 22
23 //把整數22彈出，並賦值給區域性變量表中第1個位置的元素V_1
24 IL_0009: stloc.1
25
26 //以下程式碼完成C#中的輸出操作
27
28 //取出區域性變量表中V_1元素的值 "22" (copy)並壓入計算棧中
29 IL_000a: ldloca.s V_1
30 //彈出剛剛壓入的值("22")呼叫ToString方法轉成string型別並將引用存入計算棧中
31 IL_000c: call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
32 //取出區域性變量表中第0個位置元素(V_0)的值("Zery")壓入計算棧中(此時計算棧中有兩個值，指向推管堆中"22"的引用地址和字串"Zery")
33 IL_0011: ldloc.0
34 //彈出計算棧中兩個值呼叫String的Concat方法把字個字元拼接存入托管堆中(Managed Heap )並返回地址壓入計算棧中
35 IL_0012: call string [mscorlib]System.String::Concat(string,string)
36 //呼叫輸出方法，呼叫輸出方法後計算棧中的值(指向託管堆字元的地址)會被回收 。
37 IL_0017: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
38
39 //未ToString的操作
40 IL_001c: nop
41 //取區域性變量表中第1個位置的元素V_1的值("22") 壓入計算棧中
42 IL_001d: ldloc.1
43 //把剛剛壓入的整數22 裝箱並返回指向託管堆的地址存入計算棧中
44 IL_001e: box [mscorlib]System.Int32
45 //取區域性變量表中第0個位置的f元素V_0的值("Zery")並壓入計算棧中
46 IL_0023: ldloc.0
47 //彈出計算棧中兩個值呼叫String的Concat方法把字個字元拼接存入托管堆中(Managed Heap )並返回地址壓入計算棧中
48 IL_0024: call string [mscorlib]System.String::Concat(object,object)
49 //呼叫輸出方法
50 IL_0029: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
51 IL_002e: nop
52 //標記返回
53 IL_002f: ret
54 } // end of method Program::Main
2.2 IL指令詳解
.maxstack:計算棧(Evaluation Stack)可容納資料項的最大個數
.locals init (int32 V_0,int32 V_1,int32 V_2)：定義變數並存入Call Stack中的Record Frame中
nop:即No Operation 沒有任何操作，我們也不用管它，
ldstr.:即Load String 把字串加壓入Evaluation Stack中
stloc.：把Evaluation Stack中的值彈出賦值到Call Stack中的Record Frame中
ldloc.:把Call Stack裡的Record Frame中指定位置的值取出(copy)存入 Evaluation Stack中 以上兩條指令為相互的操作stloc賦值，ldloc取值
call: 呼叫指定的方法
box:執行裝箱操作
ret: 即return 標記返回
三 指令詳解(深入介紹)
如果看程式碼中的註釋你還不是很理解，那就看看下面的圖解過程吧，如果每一步都畫圖，那工程太大了，所以我會把簡單的的步組合成一張圖並做上註釋
先畫初始化的程式碼詳解圖 注：為了減少圖片所以棧的彈出與壓入操作就省去了，都只畫出了結果
IL_0001: ldstr "Zery"
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldc.i4.s 22
IL_0009: stloc.1
因為字串是引用型別，所以是儲存在託管堆中，而棧中只儲存對字元引用的地址，可以看到圖中的字串是在託管中的，而計算棧中只儲存了引用
IL_000a: ldloca.s V_1
IL_000c: call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
IL_0011: ldloc.0
IL_0012: call string [mscorlib]System.String::Concat(string,string)
IL_0017: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
IL_001d: ldloc.1
IL_001e: box [mscorlib]System.Int32
IL_0023: ldloc.0
IL_0024: call string [mscorlib]System.String::Concat(object,
object)
IL_0029: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
裝箱的過程圖在上面已給出此處只把結果畫出
四 總結
1 用兩篇把 值型別與引用型別在記憶體中不同的位置與不同的操作詳細的寫了，我覺得還是很有必要的，因為所有的資料型別由這兩種型別組成，把這兩種型別的操作了解了
看其它IL指令就是透過本質看現象了。
2 關於畫圖，我覺得畫圖是程式設計師必學的知識，牛X的程式設計師畫出來的，系統架構圖，系統設計圖等都是很有結構很清晰的。我的畫圖技能還有太多不足，只是畫這種簡單的圖都覺得，無法完美的表達自己頭腦所想的那樣，