MSIL教程.docx

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MSIL教程

基本概念

微软中间语言（MSIL）是一种语言，是许多编译器（C#,VB.NET等）的输出

中间语言反汇编器（ILDasm）让用户以人可阅读的格式查看MSIL代码。

中间语言编译器（ILAsm）从MSIL语言生成可执行文件

存放路径:

WINNT\Microsoft.NET\Framework\vn.nn.nn

语言参考

所有MSIL指令的说明

FrameworkSDK\ToolDevelopersGuide\docs\PartitionIIMetadata.doc

MSIL命令的完整列表

FrameworkSDK\ToolDevelopersGuide\docs\PartitionIIICIL.doc

一般信息

在MSIL中，所有的操作都在栈上完成。

当调用一个函数的时候，其参数和局部变量都被分配到栈上。

函数的代码从该栈开始，把一些值压入栈，对这些值进行一些操作，从栈上取出值。

执行MSIL命令和函数由3个步骤完成

Step1把命令操作数和函数参数压入栈（ld命令）。

Step2执行命令或者调用函数。

命令或函数从栈中取出他们的操作数（参数）并把他们压入结果栈（返回值）。

Step3从栈中读取结果值（st命令）。

注意:

上面的步骤是可选的，例如void函数不会压入一个结果值到栈。

栈包含值类型对象和引用类型对象

引用类型对象本身保存在堆中

示例项目

打印字符串

用到的MSIL指令

.entrypoint定义程序的入口点，该函数在程序启动的时候由.NET运行库调用

.maxstack定义函数代码所用堆栈的最大深度。

用到的MSIL命令

ldstrstring把一个字符串常量装入堆栈。

callfunction（parameters）调用静态函数，函数的参数必须在函数调用前装入堆栈。

pop取出栈顶的值，当我们不需要把值存入变量时使用。

ret从一个函数中返回。

.assemblyPrintString{}

/*

   Console.WriteLine（"Hello,World）"

*/

.methodstaticpublicvoidmain（）ilmanaged

{

   .entrypoint            //该函数是程序的入口

   .maxstack8

   //*****************************************************

   //Console.WriteLine（"Hello,World）";

   //*****************************************************

   ldstr"Hello,World"       //把字符串压入堆栈

   //调用静态的System.Console.Writeline函数

   //（函数移除栈顶的字符串）

   call  void[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine

                                （classSystem.String）

   //*****************************************************

   ldstr"PressEntertocontinue"

   call  void[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine

                                （classSystem.String）

   //调用System.Console.Read函数

   callint32[mscorlib]System.Console:

:

Read（）

   //pop指令移除栈顶元素

   //（移除由Read（）函数返回的数字

   pop

   //*****************************************************

   ret

}

赋值

该程序给一个变量赋与int值并把它打印到控制台窗口

用到的MSIL命令

ldc.i4.n把一个32位的常量（n从0到8）装入堆栈

stloc.n把一个从堆栈中返回的值存入第n（n从0到8）个局部变量

.assemblyXequalN{}

//intx;

//x=7;

//Console.WriteLine（x）;

.methodstaticpublicvoidmain（）ilmanaged

{

   .entrypoint

   .maxstack8

   .localsinit（[0]int32x） //分配一个局部变量

   //*****************************************************

   //x=7;

   //*****************************************************

   ldc.i4.7                   //把常量装入堆栈

   stloc.0                    //把堆栈中的值存入第0个变量

   //*****************************************************

   //Console.WriteLine（x）;

   //*****************************************************

   ldloc.0                    //把第0个变量转入堆栈

   callvoid[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine（int32）

   ret

}

数据运算

本程序从控制台读取2个数字，对它们进行简单的运算，然后显示结果。

要用到的MSIL命令

add2个值相加。

命令的参数必须在调用前装入堆栈，该函数从堆栈中移除参数并把运算后的结果压入堆栈。

sub2个值相减。

mul2个值相乘。

.assemblyOperations{}

/*

//程序的C#代码：

           intx,y,z;

           strings;

           Console.WriteLine（"Enterx:

"）;

           s=Console.ReadLine（）;

           x=Int32.Parse（s）;

           Console.WriteLine（"Entery:

"）;

           s=Console.ReadLine（）;

           y=Int32.Parse（s）;

           z=x+y;

           Console.Write（"x+y="）;

           Console.Write（z）;

           Console.WriteLine（""）;

           z=x-y;

           Console.Write（"x-y="）;

           Console.Write（z）;

           Console.WriteLine（""）;

           z=x*y;

           Console.Write（"x*y="）;

           Console.Write（z）;

           Console.WriteLine（""）;

*/

.methodstaticpublicvoidmain（）ilmanaged

{

   .entrypoint

   .maxstack8

   .localsinit（[0]int32x,

          [1]int32y,

          [2]int32z,

          [3]strings）

   //*****************************************************

   //Console.WriteLine（"Enterx:

"）;

   //*****************************************************

   ldstr     "Enterx:

"      //把字符装入堆栈

call      void[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine（string）

   //*****************************************************

   //s=Console.ReadLine（）;

   //*****************************************************

   call      string[mscorlib]System.Console:

:

ReadLine（）

   stloc.3                    //把值存入第3个变量

   //*****************************************************

   //x=Int32.Parse（s）;

   //*****************************************************

   ldloc.3                    //把第3个变量装入堆栈

   //调用System.Int32:

:

Parse（string）函数

   //把字符串从堆栈中移除并把解析的结果——int值压入堆栈

   call      int32[mscorlib]System.Int32:

:

Parse（string）

   stloc.0                    //把值存入第0个变量

   //*****************************************************

   //和变量y的一些运算

   //*****************************************************

   ldstr     "Entery:

"

              //装入字符串

   call      void[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine（string）

              //调用

   call      string[mscorlib]System.Console:

:

ReadLine（）

              //调用

   stloc.3

              //把值存入第3个变量

   ldloc.3

              //把第3个变量装入堆栈

   call      int32[mscorlib]System.Int32:

:

Parse（string）

              //调用

   stloc.1

              //把值存入第1个变量

   //*****************************************************

   //z=x+y;

   //*****************************************************

   ldloc.0            //把第0个变量装入堆栈

   ldloc.1            //把第1个变量装入堆栈

   //把这2个值从堆栈中移除，把结果压入堆栈

add

   stloc.2            //把值存入第2个变量

   //*****************************************************

   //Console.Write（"x+y="）;

   //*****************************************************

   ldstr     "x+y="         //loadstringontostack

   call      void[mscorlib]System.Console:

:

Write（string）

   //*****************************************************

   //Console.Write（z）;

   //*****************************************************

   ldloc.2                   //把第2个变量装入堆栈

   call      void[mscorlib]System.Console:

:

Write（int32）

   //*****************************************************

   //Console.WriteLine（""）;

   //*****************************************************

   ldstr     ""                 //装入字符串

   call      void[mscorlib]System.Console:

:

WriteLine（string）

   //相减和相乘运算过程与上面相同

   ret

}

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。

要用到的MSIL命令

newarrtype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。

ldelematype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.svariable—把变量的地址装入堆栈。

ldc.i4.svalue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。

callinstancefunction（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。

.assemblyArray1{}

/*

//ThisprogramworksasC#code:

int[]x=newint[5];

x[0]=10;

x[1]=20;

Console.WriteLine（"x[0]="+x[0].ToString（））;

Console.WriteLine（"x[1]="+x[1].ToString（））;

Console.WriteLine（"Arraylength="+x.Length.ToString（））;

*/

.methodstaticpublicvoidmain（）ilmanaged

{

   .entrypoint

   .maxstack8

   .localsinit（[0]int32[]x,

                 [1]int32tmp）   //由编译器生成

   //*****************************************************

   //x=newint[5];

   //*****************************************************

   ldc.i4.5                    //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.0

   //*****************************************************

   //x[0]=10;

   //*****************************************************

   ldloc.0          //把第0个局部变量装入堆栈（数组）

   ldc.i4.0         //把常量0装入堆栈（下标）

   ldc.i4.s  10    //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.0                        //把第0个变量装入堆栈

   ldc.i4.0                       //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      instancestring[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（"Arraylength="+x.Length.ToString（））;

   //*****************************************************

   ldstr     "Arraylength="  

               //堆栈:

"Arraylength="

   ldloc.0    //把第0个变量装入堆栈

               //堆栈:

"Arraylength="->x

   Ldlen      //把数组的长度装入堆栈

               //堆栈:

"Arraylength="->5

   conv.i4    //把栈顶的值转换为Int32，并把他装入堆栈

               //堆栈:

"Arraylength="->5

   stloc.1    //把刚才的值存入第1个局部变量（tmp）

               //堆栈:

"Arraylength="

   ldloca.s  tmp   //把变量tmp的地址装入堆栈

               //堆栈:

"Arraylength="->&tmp

   call      instancestring[mscorlib]System.Int32:

:

ToString（）

               //堆栈:

"Arraylength="->"5"

   call      string[mscorlib]System.String:

:

Concat

                                      （string,string）

               //堆栈:

"Arraylength=5"

   call      void[msco