C#/.NET JIT和IL（MSIL或CIL）實現跨平台
2020-07-16 10:04:45
之後，JIT 再將 IL 翻譯為機器碼（不同機器實現方式不同）。
IL 使得跨平台成為可能，並且統一了各個框架語言編譯之後的形式，使得框架實現的代價大大降低了。
比如，.NET 框架有N種語言，那麼每種語言都必須有自己的編譯器。而 .NET 框架又決定跨 M 種平台，那麼，就需要有 M 種 JIT。
如果不存在 IL，則 .NET 框架為了支援 N 種語言跨 M 種平台，需要 MxN 個編譯器。
但如果所有 .NET 框架的 N 種語言經過編譯之後，都變成相同的形式，那麼只需要 M+N 個編譯器就可以了。因此，IL 大大降低了跨平台的代價。
什麼是 IL（CIL）
在 .NET 的開發過程中，IL 的官方術語是 MSIL 或 CIL（Common Intermediate Language, 公共中間語言）。因此，IL、MSIL 和 CIL 指的是同一種東西，我們統一使用 IL 進行指代。
使用不同語言（例如 C# 和 VB）經過不同編譯器（例如 C# 編譯器和 VB 編譯器），編譯一段功能相似的程式碼（區別僅僅在於語法），其 IL 也基本相似。
可以通過反編譯工具載入任意的 .NET 程式集並分析它的內容，包括它所包含的 IL 程式碼和後設資料，以及反編譯之後的 C# 程式碼。
在 C# 沒有開源之前，這項技能是開發者進階的必備技能，這是因為有些性質是必須通過檢視 IL 或反編譯才能得知的，例如裝箱和拆箱發生了多少次（box 是 IL 指令），using 的本質實際上是一個 try-finally 塊，閉包和委託涉及密封類、疊代器和狀態機等等。
另外，也可以自己書寫 IL 程式碼，然後使用 .NET 自帶的 ilasm. exe 編譯為程式集。
初識 IL
IL 雖然比 C# 低階一些，但它實際上也擁有很多助記符和指令，這些指令使得 IL 的可讀性沒有想象中那麼差。IL 中的關鍵字可以分為三類：指令、特性和操作碼。
IL 指令在語法上使用一個點字首來表示。
在 ILSpy 中，IL 指令是綠色的。這些指令用來描述程式碼檔案的結構，包括 .namespace.class、.method、.field、.property等等。例如，如果你的程式碼檔案包括了三個 .class，這意味著 C# 原始碼包含三個型別。
下面的 IL 程式碼中 包括四個欄位和一個方法：
// Fields
.field private object '<>2_current'
.field private int32 '<>1_state '
.field public class DataStructureLab.People '<>4_this'
.field public int32 '<i>5_1'
// Methods
.method private final hidebysig newslot virtual
instance bool MoveNext () cil managed
{
IL 操作碼提供了可以在 IL 上實現的各種操作。
真正的操作碼是無法一眼理解的二進位制資料（例如相加的操作碼是 0x58），但是，每個操作碼都對應一個助記符（例如相加的助記符是 add），助記符的長度設計得較短，這使它們有時會讓人難以理解，例如建立一個新的字 符串，需要使用 Idstr 助記符。
1) IL 以棧為基礎
IL 實際上是完全以棧為基礎的。IL 提供了將變數壓入虛擬執行棧中（稱為載入，這會使棧的成員增加 1）的操作碼，然後，也提供了將棧頂的值拿出來移動到記憶體中（稱為儲存，這會使棧的成員減少 1 ）的操作碼。初始化區域性變數時，必須將它載入入棧，然後再彈岀來賦給本地變數。
因此，初始化完區域性變數之後，棧應當是空的。當使用區域性變數時，必須將其從棧頂彈出，不能直接存取。
載入的助記符中，最常見的是 ldloc/ldc/ldstr，儲存的助記符中，最常見的一個是 stloc。
我們先看一個非常簡單的例子：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int i = 999;
int j = 888;
Console.WriteLine( i + j);
}
}
該段程式碼對應的未被優化的 IL 程式碼（存在很多 nop 指令，它是空指令）：.class private auto ansi beforefieldinit AssemblyLab.Program extends [mscorlib] System.Object
{
// Methods
.method private hidebysig static void Main (string[] args) cil managed
{
//Method begins at RVA 0x207c
// Code size 15 （ Oxf）
.maxstack 2
.entrypoint
.locals init (
[0] int32 i,
[1] int32 j
)
IL_0000: nop
IL_0001： ldc.i4 999
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldc.i4 888
IL_000c: stloc.1
IL_000d: ldloc.0
IL_000e: ldloc.1
IL_000f: add
IL_0010: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
IL_0015: nop
IL_0016: ret
} // end of method Program::Main
.method publie hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor () cil managed
{
// Method begins at RVA 0x2 097
// Code size 7 ( 0x7 )
maxstack 8
L_0000: ldarg.0
L_0001: call instance void [mscorlib]System.Obj ect::.ctor()
IL_0006: ret
} // end of method Program::.ctor
} // end of class AssemblyLab. Program
Main 方法的大部分程式碼都含有一個助記符。其中，nop 是編譯器在 Debug 模式下插入的方便我們偵錯設定斷點的空操作，所以，這裡我們就忽略 nop。首先看看方法的定義：
.method private hidebysig static void Main (string[] args) cil managed
IL 指令 .method 指出後面的程式碼為一個方法。IL 特性 private 指出該方法是私有的 (如果一個方法在 C# 中，沒有顯式給出可見性關鍵字，則預設的關鍵字是 private)。而 hidebysig 的意思是，這個方法會被隱藏，當且僅當其父類別存在同名且同簽名 (相同的輸入和輸出引數個數和型別 ) 的方法 (hide by name and signature)。
後面的 static、void 和 C# 的意思是一樣的。Main 方法接受一個字串陣列作為引數，cil managed 顧名思義是表示該方法為託管的。
下面的這一段程式碼中，我們看到了棧的身影：
.maxstack 2
.entrypoint
.locals init (
[0] int32 i,
[1] int32 j
)
由於程式碼僅僅有兩個變數，因此棧的最大空間為2。之後，.entrypoint 指令指示編譯器， 程式碼的入口點在此。.local init 指令定義兩個 int 型別的變數 i 和 j。
使用類之前，如果沒有宣告建構函式，C# 自動提供一個建構函式，用來呼叫它的所有父類別的建構函式。
Program 類沒有顯式宣告父類別那麼它的父類別就是 System.Object。
Program 的建構函式以 .ctor 作為名稱 ( 這是範例建構函式，靜態建構函式以 .cctor 作為名稱)：
.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor () cil managed
{
//Method begins at RVA 0x2097
// Code size 7 ( 0x7)
.maxstack 8
IL_0000: ldarg.0
IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
IL_0006: ret
} // end of method Program:: . ctor
Program類Main方法的IL程式碼主體如下：IL_0000: nop IL_0001: ldc.i4 999 IL_0006: stloc.0 IL_0007: ldc.i4 888 IL_000c: stloc.1 IL_000d： ldloc.0 IL_000e: ldloc.1 IL_000f: add IL_0010: call void [mscotlib]System.Console：：WriteLine(int32) IL_0015: nop IL_0016: ret0001 行載入了第一個變數（通過 ldc.i4）, 其中，i4 代表 int32 型別，而後面的 999 則是變數的值。
0006 行則把剛剛載入的變數從棧中第 0 個位置彈出，並賦值給第 0 個區域性變數 i。
0007 和 000c 行與前面的邏輯類似，如下圖所示。
